交通土建工程.ppt

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1、第五章 交通土建工程,内容回顾,影响建筑构造的因素： 自然因素、人为因素、外力作用、物质技术条件、 经济条件 房屋构造设计原则 ： 1、满足建筑物的功能要求 2、 保证结构坚固、有利于结构安全 3、适应建筑工业化的需要 4、考虑建筑经济、社会和环境的综合效益 5、注意其美观 建筑按使用性能分类： 工业建筑、农业建筑、民用建筑。 建筑按层数分： 单层建筑、多层建筑（7层及以下，24米以下）、高层建筑（40层以下，100米以下）、超高层建筑。 民用建筑按使用功能分类： 居住建筑、公用建筑。 按承重结构材料分类、按结构形式分类,内容回顾,基本构件： 板、梁、柱、拱 板： 平面尺寸较大而厚度较小的受弯

2、构件，通常水平放置。可分为单向板和双向板 梁： 受弯构件，通常水平放置。 1、按截面形式分：矩形梁、T形梁、倒T形梁、L形梁、Z形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、叠合梁等。 2、按支承方式分：简支梁，连续梁，悬臂梁 按位置分类： 主梁、次梁、连梁、圈梁、过梁,内容回顾,柱： 柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。 按截面形式分类可参考梁分类。按受力分：轴心受压、偏心受压。 按材料分：钢柱、钢筋混凝土柱、劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱。 拱： 为曲线结构，在竖向荷载作用下仅产生轴向压力。 单层建筑两大类和各自常用结构： 按使用目的可分为民用单层建筑和单层工业厂房。 民用单层建筑一

3、般用砖混结构，单层工业厂房一般为排架结构。 排架结构主要结构构件：有基础、柱子、吊车梁、屋架或屋面梁。排架结构的柱与基础为刚接，屋架与柱顶为铰接。 大跨度结构是指跨度大于60m的建筑。它常用于展览馆、体育馆、飞机机库等，其结构体系有很多种，如网架结构、网壳结构、悬索结构、悬吊结构、索膜结构、充气结构、薄壳结构、应力蒙皮结构等。,内容回顾,多层建筑： 低于24m（7层及以下)的建筑物。常用形式混合结构、框架结构。 混合结构指用不同的材料建造的房屋，通常墙体采用砖砌体，屋面和楼板采用钢筋混凝土结构，亦称砖混结构，选材方便、施工简单、工期短、造价低。砖混结构的住宅承重结构是楼板和墙体。 框架结构指由

4、梁和柱刚性连接而成骨架的结构。能承受较大的竖向荷载，承受水平荷载能力较差。 高层：24m100m；超高层：100m以上 高层结构的主要结构形式： 1、框架结构2、框架剪力墙结构3、剪力墙结构4、框支剪力墙结构5、筒体结构 剪力墙即为一段钢筋混凝土墙体，因其抗剪能力很强，故名剪力墙。 框架剪力墙结构： 在框架结构中设置部份剪力墙，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部份水平力，框架则以承担竖向荷载为主。,内容回顾,剪力墙结构：当房屋的层数更高时，横向水平荷载对结构设计起控制作用。全部采用纵横布置的剪力墙组成，剪力墙不仅承受水平荷载，亦用来承受垂直荷载。 框支剪力墙结构：下部为框架，上部为剪力墙结

5、构。适用于上部为住宅楼或办公楼，而下部开设商店。需在其交界位置设置巨型的转换大梁，将上部剪力墙的力传至下部柱子上。有抗震要求时应慎用。 筒体结构是由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑。筒体在侧向风荷载的作用下，其受力类似刚性的箱型截面的悬臂梁，迎风面将受拉，而背风面将受压。,内容回顾,筒体结构分类：框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。框筒体系：指内芯由剪力墙构成，周边为框架结构。 筒中筒体系：当周边的框架柱布置较密时，可将周边框架视为外筒，而将内芯的剪力墙视为内筒，则构成筒中筒体系。 桁架筒体系：在筒体结构中，增加斜撑来抵抗水平荷载，以进一步提高结构承

6、受水平荷载的能力，增加体系的刚度。 成束筒体系是由多个筒体组成的筒体结构。 特种结构是指具有特种用途的工程结构，包括高耸结构、海洋工程结构、管道结构和容器结构等。主要有：电视塔、烟囱、水塔、水池、筒仓、核电站和纪念性构筑物等。,本章内容,5.1 道路工程 5.2 铁路工程 5.3 飞机场工程 5.4 隧道工程,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,道路工程的概念：指通行各种车辆和行人的工程设施。,道路工程的分类：根据其所处的位置、交通性质、使用特点等可分为：,公路：连接城镇、乡村和工矿基地之间主要行驶汽车的道路 城市道路：供城市内各地区间交通使用 厂矿道路：为厂矿服务的道路 农村

7、道路：野外乡村地区间交通所用道路,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,道路工程的概念：指通行各种车辆和行人的工程设施。,道路工程的分类：根据其所处的位置、交通性质、使用特点等可分为：,公路：连接城镇、乡村和工矿基地之间主要行驶汽车的道路 城市道路：供城市内各地区间交通使用 厂矿道路：为厂矿服务的道路 农村道路：野外乡村地区间交通所用道路,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类, 公路的工程分类 高速公路：专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的多车道公路。 一级公路：供汽车分向、分车道行驶并可根据需要控制出入的多车道公路。 二级公路：供汽车行驶的双车道公路。 三级公

8、路：主要供汽车行驶的双车道公路 四级公路：主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,公路按行政等级可分为：国家公路、省公路、县公路和乡公路（简称为国、省、县、乡道）以及专用公路五个等级。一般把国道和省道称为干线，县道和乡道称为支线。 专用公路是指专供或主要供厂矿、林区、农场、油田、旅游区、军事要地等与外部联系的公路。专用公路由专用单位负责修建

9、、养护和管理。也可委托当地公路部门修建、养护和管理。 编号： 公路路线编号区间国道为G101至G199(首都放射线)、G201至G299(北南纵线)、G301至G399(东西横线)； 省道为S101至S199、S201至S299、S301至S399； 县、乡专用公路及其公路为X/Y/Z/Q999。,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类, 城市道路的工程分类,快速路：采用分向、分车道、全立交和控制进、出口，为城市大量、长距离的快速交通服务，联系城市各主要功能分区，为过境交通服务。 主干路：是沟通城市功能分区间的交通大动脉，担负城市

10、的主要客货运交通道路。有全高架的趋势。 次干路：与主干道组成道路网，起集散交通之用，经常快慢车混用；两侧可设公共建筑和商业网点，但不要形成商业街。 支路：包括为次干路与住宅区道路和胡同（里巷）的连接线，解决局部交通，以服务功能为主。道路两侧一般建设商业性建筑。有时还把支路细分为主要支路和一般支路。,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类, 城市道路的工程分类,5.1 道路工程,5.1.1 道路的基本概念和分类,道路工程基本体系组成图,5.1.2 公路建设,道路的组成内容： 路线：平面、纵断面、横断面； 路基：土基； 路面：面层、基层、垫层； 附属设施：排水设施、信号标志、防护设施、

11、绿化照明。,5.1.2 公路建设,一、公路的线形组成 道路的线形是指道路中线在空间的几何形状和尺寸，可以用平面线形（道路中线的水平投影）、纵断面线形（沿道路中线竖直剖切的曲面展成的竖向平面线形）来表示。线路由直线段和曲线段组成。,5.1.2 公路建设,一、公路的线形组成 平面线形：公路中线在平面上的投影。 由直线、圆曲线、缓和曲线三部分组成。,5.1.2 公路建设,一、公路的线形组成 纵断面线形：公路中线沿垂直剖切的曲面展成的竖向平面线形，由直线（坡度线上坡、下坡）和竖曲线（有凸形和凹形）组成。,5.1.2 公路建设,一、公路的线形组成 纵断面线形：公路中线沿垂直剖切的曲面展成的竖向平面线形，

12、由直线（坡度线上坡、下坡）和竖曲线（有凸形和凹形）组成。,5.1.2 公路建设,一、公路的线形组成 （3） 横断面：公路中心线法线方向切面。横断面主要由行车部分、路肩和边沟组成。,5.1.2 公路建设,一、公路的线形组成 （4）交叉口也是道路设计的重要部分，分为平面交叉和立体交叉两种。,二、公路的结构建设,路堤示意图,5.1.2 公路建设,（1） 路基：道路行车部分的基础。 三种形式：路堤、路堑、半填半挖。,二、公路的结构建设,5.1.2 公路建设,（1） 路基：道路行车部分的基础。 三种形式：路堤、路堑、半填半挖。,低、中级路面 高级路面,5.1.2 公路建设,二、公路的结构建设,（2）路面

13、：用各种坚硬材料分层铺筑而成的路基顶面的结构物，供汽车安全、快速和舒适的行驶。 分类：刚性路面、柔性路面。,5.1.2 公路建设,二、公路的结构建设,（3）排水结构物 ：按排水方向不同有：纵向排水和横向排水。纵向排水：边沟、截水沟、排水沟。横向排水：桥梁、涵洞、路拱、过水路面、透水路堤等 。 （4）特殊结构物：隧道、悬出路台、防石廊、挡土墙和防护工程等。 （5）沿线附属设施：交通管理设置、交通安全设施、服务设施和环境美化设施。,5.1.3 高速公路,定义: 具有四条以上车道，路中央设有中央隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监

14、控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。 1988年上海至嘉定高速公路建成通车 1998年年均通车里程超过4000公里 2006年底，中国高速公路通车里程已超过4.5万公里 至2012年年底，中华人民共和国高速公路的通车里程已到9.6万公里，比2011年新增1.1万公里，超越了美国的9.2万公里的洲际高速公路。,一、高速公路的线形设计标准,高速公路的几何设计标准比其它等级的公路要求高，具体规定各国有所不同。,普通公路与高速公路的转弯线形的比较,5.1.3 高速公路,一、高速公路的线形设计标准, 最小平曲线半径及超高横坡限制：对于设计车速为120km/h的高速公路，平曲线的一般最小半径为1,00

15、0m，极限最小半径为650m，超高横坡限值为10。 最大纵坡和竖曲线：高速公路的最大纵坡限为3(120km/h)6(60km/h)，竖曲线极限最小半径凹型为4,000m，凸型为11,000m。 线形要求：不应当出现急剧的起伏和扭曲的线形，并且线形保持连续、缓和、圆顺。 横断面：行车带的每一行驶方向至少两个车道，便于超车。车道宽3.75m。中间带全宽4.53.0m，地形受限制时分别为3.52.0m。,5.1.3 高速公路,二、高速公路的优势,1、行车速度快、通行能力大 2、物资周转快、经济效益高 3、交通事故少、安全舒适好 4、带动沿线地方的经济发展,高速公路,5.1.3 高速公路,三、高速公路

16、建设存在的问题,1、投资大、资金来源困难 2、占地多 3、与普通公路和地方交通贯通问题 4、密集型的管理问题 5、环境保护问题,5.1.3 高速公路,三、高速公路建设存在的问题,1、投资大、资金来源困难 2、占地多 3、与普通公路和地方交通贯通问题 4、密集型的管理问题 5、环境保护问题,5.1.3 高速公路,5.2 铁路工程,在我国，铁路建设自1876年英国商人在上海修建淞沪铁路已经开始，1949年，我国共有铁路营运里程2.18万公里，集中分布在东北和东部沿海地区，截至2002年底，全国铁路营业里程达到7.2万公里，形成延伸祖国东南西北的全国铁路网。 上海的磁悬浮铁路兴建运行成功，标志着我国

17、铁路建设已逐步迈上国际先进水平。 铁路运输的优点： 运输能力大、安全可靠、速度快、成本低 污染小，基本不受气象和气候影响，能源消耗远低于航空和公路运输，是现代运输体系中的主干力量。,选线： 基本走向：根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向。 空间位置：根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置 布置线路上的各种建筑物：如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡墙等，总体上互相配合、全局经济合理。,5.2.1 铁路选线设计与路基,铁路路基：铁路线路承受轨道和列车荷载的地面构筑物 基本型式：路堤

18、、路堑、半路堤半路堑三种型式。,5.2.1 铁路选线设计与路基,线路上部结构：道床、轨枕、钢轨、道岔。,5.2.2 高速铁路,铁路速度的分档为： 时速100120 km称为常速； 时速120160 km称为中速； 时速160200 km称为准高速或快速； 时速200400 km称为高速； 时速400 km以上称为特高速。 高速铁路是指客运列车以超过200km/h的速度高速运行的铁路。,日本的高速列车,德国的高速列车,英国的高速摆式列车,法国的TGV高速列车,5.2.2 高速铁路,5.2.2 高速铁路,高速铁路的关键技术问题： 线路标准提高：铁路曲线是决定列车速度的关键之一。最小 曲线半径、缓和

19、曲线、外轨超高等线路平面标准，坡度值和竖曲线等线路纵断面标准，以及线路构造、道岔等标准都要提高。 轨道的平顺性：轨道的不平是导致车辆振动、产生轮轨附加 振动的根源，严格控制轨道的几何形状，提高列车行驶的平顺性和舒适性。 牵引动力：这关系到新型动力装置与传动装置、新的牵引方 式、受电技术、制动技术等高速牵引动力技术问题。 信号控制系统：高速铁路的信号与控制系统包括列车自动防 护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、列车调度决策支持系统及列车自动监测与诊断系统等。,5.2.3 城市轻轨与地下铁道,城市轨道交通分为地铁和轻轨两种制式，地铁和轻轨都可以建在地下、地面或高架。地铁和轻轨都选用轨距为143

20、5mm的国际标准双轨作为列车轨道，与国铁列车的轨道规格相同，并没有所谓的钢轨重量轻重之分。地铁和轻轨的主要区别在于单向最大小时交通量。地铁36万人次，轻轨13万人次。 地铁：即地下铁路。是以地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统，为配合修筑的环境，地铁也会有地面化的路段存在，因此地铁涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度有轨交通运输系统。 轻轨：是城市客运有轨交通的又一种形式，大多采用浅埋隧道或高架桥的方式，它比公共汽车速度快、效率高、省能源、无空气污染。轻轨比地铁造价更低、见效更快。,5.2.3 城市轻轨与地下铁道,城市轻轨和地下铁道一般具有如下特点： 1、线路多经过居民区，对噪声和振动的控制

21、较严； 2、行车密度大，运营时间长； 3、一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路； 4、曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小。,01、北京地铁，1969年通车，目前运营里程336公里（2010年底）。 02、香港地铁，1979年通车，目前运营里程168公里。 03、天津地铁，1984年通车，目前运营里程71.6公里（2010年底）。 04、上海地铁，1995年通车，目前运营里程410公里（2010年4月20日）。 05、台北捷运，1996年通车，目前运营里程75.8公里。 06、广州地铁，1997年通车，目前运营里程222公里（2010年底）。 07、深圳地铁，2004年通车，目前运营里程

22、59.2公里（2010年底）。 08、南京地铁，2005年通车，目前运营里程85公里（2010年底）。 09、高雄捷运，2008年通车，目前运营里程42.7公里。 10、成都地铁，2010年通车，目前运营里程31.6公里（2010年底）。 11、沈阳地铁，2010年通车，目前运营里程27.9公里（2010年底）。,我国已经有地铁的城市,5.2.4 磁悬浮铁路,概念：磁悬浮铁路上运行的列车，是利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直流电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进。 形式：常规磁铁吸引式悬浮系统（德国EMS系统）与排斥式悬浮系统（

23、日本EDS系统）,5.2.4 磁悬浮铁路,三、磁浮铁路的优缺点,优点： 1、克服了传统轮轨铁路提高速度的主要障碍，发展前景广阔。 2、速度高，可达400 600 km/h，甚至可达1000km/h。 3、列车能耗低，无排放污染。,5.2.4 磁悬浮铁路,缺点：,由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。 常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。 超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，强磁场

24、对人体与环境都有影响。 造价昂贵、不能利用既有线路以及速度优势不明显 。,5.2.4 磁悬浮铁路,5.3 飞机场工程,5.3.1 机场概况 机场是飞机起飞、着陆、运行、停放、维修和实施飞行保障等活动的场所。机场工程则是指规划、设计和建造各项设施的统称。 民航运输机分类： 1、干线运输机：载客量100人，航程3000km 2、支线运输机：载客量100人，航程200400km,各类民航飞机,Boeing777,空中客车380,协和超音速客机,MD90,5.3.1 机场概况,二、民航机场分类和组成,1、机场分类:国际机场、干线机场、支线机场 2、机场的组成:主要由飞行区、旅客航站区、货运区、机务维修

25、设施、供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区、生活区、辅助设施、后勤保障设施、地面交通设施及机场空域等组成。,5.3.1 机场概况,一、跑道的分类,跑道是专供飞机起飞和降落时滑跑之用。是机场上最重要的工程设施。 跑道按其作用可分为：主要跑道、辅助跑道、起飞跑道等三种。 跑道布置是确定跑道的条数及方位，称为构形。分为单条跑道、多条跑道、开口V形跑道和交叉跑道四种。,5.3.2 机场的跑道方案,二、机坪与机场净空区,机坪：等待坪和掉头坪。等待坪供飞机等待起飞或让路而临时停放。后者供飞机掉头使用。 机场净空区：指飞机起飞着陆涉及的范围，沿着机场周围要有一个没有影响飞行安

26、全的障碍物的区域。,5.3.2 机场的跑道方案,5.3.3 航站区布局,航站区主要有航站楼、站坪及停车场所等组成。,上海浦东国际机场,一、航站楼,航站楼供旅客完成从地面到空中或从空中到地面转换交通之用，是机场的主要建筑。 布局：平面布局和竖向布局 竖向：一层、一层半、两层、多层形式 二、站坪、机场停车场 站坪：供客机停放、上下旅客、完成起飞前准备和到达后各项作业使用。,5.3.3 航站区布局,5.4 隧道工程,定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的断面积大于2m2的洞室。 分类：按用途分,有铁路隧道、公路隧道、公铁两用隧道等；按断面形状分,有圆形隧道、拱形隧道、卵形隧道、

27、矩形隧道等；按位置分，有傍山隧道、越岭隧道、水底隧道和地下隧道等；按隧道内铁路线路数分，有单线隧道、双线隧道和多线隧道等。,隧道结构：,洞身：隧道结构的主体部分。 衬砌：承受地层压力，维持岩体稳定，阻止坑道周围地层变形的永久性支撑物。它由拱圈、边墙、托梁和仰拱组成。 洞门位于隧道出入口处，用来保护洞口土体和边坡稳定，排除仰坡流下的水。它由端墙、翼墙及端墙背部的排水系统所组成。,5.4 隧道工程,5.4.1 公路隧道,一、公路隧道线路,公路隧道的各种主要断面形状,公路建筑限界,公路隧道横断面净空,5.4.1 公路隧道,二、公路隧道通风,公路隧道空气污染的主要原因是汽车排出的废气，公路隧道要有较完

28、善的通风、照明、防灾等附属设施。 通风方式的种类：,5.4.1 公路隧道,5.4.1 公路隧道,半横向式通风,竖井式,横向式通风,新奥法(NATM):新奥法的概念是奥地利学者拉布西维兹教授于1948年提出的，它是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。 挪威法（NMT）：是20世纪90年代在西北欧隧道工程中发展起来的一种新方法，该法根据隧道质量指标Q值进行围岩分类并选定支护，是对新奥法的完善、补充和发展。,5.4.1 公路隧道,三、公路隧道施工,5.4.2 铁路隧道,一、地铁车站的站台型式： 岛式站台、侧式站台和岛侧混合式站台。,二、

29、地铁隧道施工,地下铁道的施工方法概括起来有两大施工方式：明挖法和暗挖法。 明挖法(基坑法)：从地面向下开挖，并在欲建地下铁道结构的位置进行结构的修建，然后在结构上部回填土及恢复路面。,5.4.2 铁路隧道,暗挖法,主要方法：盾构法、注浆法、沉管法和顶管法,盾构施工法的示意图,5.4.2 铁路隧道,盾构拼装出洞的顺序,5.4.2 铁路隧道,5.4.3 水底隧道,在有大吨位船舶航行的水域，或穿越水域的铁路运量和输密度很大，或在城市内河流两岸建筑物密集区，经过技术经济比较，可考虑修建水底隧道。 水底隧道可用作铁路、公路、行人隧道，也可用作给排水隧道。,5.4.3 水底隧道,一、水底隧道埋置深度的影响因素 1、地质及水文地质条件 2、施工方法要求 3、抗浮稳定的需要 4、防护要求 二、水底隧道的断面形式 圆形断面、拱形断面、矩形断面,5.4.3 水底隧道,三、隧道防水,1、防水混凝土 2、壁后回填 3、围岩注浆 4、双层衬砌,5.4.3 水底隧道,