道路铁路桥梁工程

1、第四讲 道路、铁路、桥梁工程 1主要内容 铁路工程 桥梁工程道路工程24.1 桥梁工程概述 梁式桥 拱桥 刚架桥 斜拉桥 悬索桥3艺 术 桥 梁456789101112131415杨浦大桥16杨浦大桥17184.1.1 桥梁工程概述桥梁是指供公路、城市道路、铁路、渠道、管线等跨越水体、山谷或彼此间互相跨越的工程构筑物，是交通运输中重要的组成部分19桥梁组成桥跨结构（或称桥孔结构、上部结构） 包括桥面板、桥面梁以及支承它们的结构构件，如大梁、拱、悬索等，其作用是承受桥面上各种车辆、行人的荷载。桥墩、桥台（统称下部结构） 是支承桥跨结构的承重构件。桥台设在桥身两端，其作用除支承桥跨结构外还要与路堤

2、衔接并防止路堤滑塌。桥墩设在两桥台之间，其作用是支承桥跨结构。墩台基础 是桥墩、桥台的埋入土中的扩大部分，其作用是使桥上全部荷载传至地基。墩台基础在整个桥梁施工中是比较困难的部分，常要在水中作业。204.1.2 桥梁荷载恒载-包括桥梁各部分的自重、预加应力、混凝土的收缩和徐变的影响、土因自重所产生的竖向和水平压力、静水压力及浮力。活载-主要是铁路列车或公路车辆荷载，它们是以一系列集中力和均布作用力组成的移动式荷载。风载地震2122234.1.3 桥梁分类按材料-木桥、圬工桥（含砖、石和混凝土砌块桥） 钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥。按用途-公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、 城市道路桥（含立

3、交桥）、农村道路 桥、人行桥、管线桥和渡槽桥等。按结构-梁式桥（含简支梁、连续梁、伸臂梁） 桁架桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥等此外，还有浮桥、活动桥等特殊用途的桥。24252627木桥由于木材易于腐烂,多用于临时性桥梁。28石桥 主要特点是抗压强度高而抗拉强度低，主要用于拱桥。 29钢桥 常用于实腹梁桥及大跨度的桥拱桥、斜张桥和悬索桥30钢筋混凝土桥主要包括素混凝土桥、钢筋混泥土桥以及预应力桥。31公路桥32铁路桥33铁路公路两用桥34城市道路桥（含立交桥）35农村道路桥人行桥管线桥渡槽桥（运水桥） 36梁式桥梁式桥是一种在竖向移动荷载作用下无水平反力的结构体系，与建筑工程中的梁相似。它结

4、构简单，但跨越能力有限。目前应用最广的钢筋混凝土简支梁跨度为5至25米，预应力混凝土简支梁跨度为10至50米。37我国目前最大跨度的预应力混凝土简支梁桥是1989年建成的黄河公路大桥，位于河南开封。 全长4475.09m，共108孔，其中77孔采用跨径50m的预应力简支T形梁 世界最大跨度的预应力混凝土简支梁桥为奥地利的阿尔姆(Alm)桥，主跨度为76米。 38 我国目前最大跨度的预应力混凝土连续梁桥为六库怒江桥，位于云南省傈傈族自治州州府六库，跨越怒江，该桥采用3跨变截面箱型梁，其中箱型梁为单箱型截面，箱宽5米，两侧各悬出伸臂2.5米，跨中梁高2.8米39拱桥拱桥的主要承重结构是拱圈，它在桥

5、面竖向移动荷载作用下桥墩或桥台承受水平推力（显著抵消在拱圈中引起的弯矩），使拱圈承受的主要是压力，故通常可采用抗压能力强的圬工材料（如石、砖、混凝土）建造。40拱桥承载方式上承式拱桥中承式拱桥下承式拱桥41世界大跨度钢筋混凝土拱桥一览表 序号桥名跨度矢跨比（f/l)桥宽建成时间国家1重庆万县长江大桥4201/523.001997中国2克拉克桥（KPK）3901/6.511.401980南斯拉夫3贵州江界河桥3301/6.013.401995中国4广西邕宁邕江桥3131/5.018.901996中国5格拉德斯维尔桥3051/7.825.621964澳大利亚6里约帕拉那桥2901/5.513.50

6、1965巴西7伯罗克朗桥2721/4.116.001983南非8亚拉比达桥2701/5.026.501963葡萄牙9广西三岸桥2701/5.032.80在建中国10兰策桥2611/7.512.001990法国42卢浦大桥全长3900米，主拱桥长550米，比1977年建成的世界上主拱桥第二长美国Fayetteville新河谷桥长32米，2003年建成通车，建成时曾经号称“世界第一拱”。重庆朝天门大桥09年4月29日建成，主跨达552米 ，成为目前“世界第一拱桥”。 43刚架桥刚架桥是梁和柱（或竖墙）整体结合的桥梁结构。在竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平推力，受力状态介于梁式桥和拱桥

7、之间。4445 刚 架 桥 类 型 46国内外重要刚架桥一览表 序号桥名主跨径（m)桥全长（m)桥宽(m）建成时间国家1虎门珠江辅航道桥2703618331997中国2Gateway桥2601627221983澳大利亚3黄石长江大桥245288019.51996中国4Koror-Babe Ithuap桥241385.29.61977美托管地5滨名桥2406308.51976日本6Bendorf 桥208524.730.861964德国7洛溪大桥180191615.51988中国8安康汉江桥176542单轨1982中国9重庆长江大桥1741073211980中国10泸洲长江大桥170720161

8、982中国47斜拉桥48斜拉桥 由主梁、塔柱和斜索三种基本构件组成。用高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，将主梁承受的恒载和车辆荷载传至塔柱，再由塔柱传给基础。它是一种桥面体系（加劲主梁）受压，支承体系（斜拉索）受拉的结构。49 我国常用高强钢丝束、钢绞线束等制成斜拉桥，并在钢束外包一层高密度的黑色聚乙烯外套加以防护。斜拉桥的主梁则做成钢筋混凝土或预应力混凝土构件，它们在纵向可以做成连续构件、伸臂构件及与塔柱固端连接的构件等，其截面形式视采用材料、索面布置、施工工艺而异。5051世界斜拉桥建设的里程碑桥序号桥名主跨径（m)主塔高(m)主梁高(m)建成时间国家1Stromsund斯特伦松德桥 18

9、2.628.0-1956瑞典2Theodor-heuss桥26041.03.121957德国3Severvin桥302-1959德国4Knie桥320-1969德国5Duisbury-Neuerkamp桥35050.0-1970德国6Saine-Nazaire桥40468.03.201975法国7Luna桥44090.02.301983西班牙8安娜雪丝桥46594.32.321986加拿大9Skamsundet桥530104.462.151991挪威10扬浦大桥602144.03.001993中国11诺曼底桥856164.83.051995法国12多多罗桥8901762.701999日本52中

10、国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座，其中有52座跨径大于200米。20世纪80年代末，我国在总结加拿大安那西斯桥的经验基础上，1991年建成了上海南浦大桥（主跨为423米的结合梁斜拉桥），开创了中国修建400米以上大跨度斜拉桥的先河。我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为中国的苏通大桥，主跨径为1088米,于2008年4月2日试通车。 53 道路概述 基本组成 公 路 城市道路 高速公路4.2 道路工程544.2.1 道路工程概述 道路工程，指通行各种车辆和行人的工程设施。 根据其所处的位置、交通性质、使用特点等可分为公路、城市道路、农村道路、林区道路、厂矿道路

11、及人行小路。 55公路公路是指连接城镇、乡村和工矿基地之间主要供汽车行驶道路.56城市道路城市道路是指通达城市的各地区，供城市内交通运输及行人使用，便于居民生活、工作及文化娱乐活动，并与市外道路相连接负担着对外交通的道路。主要包括城市高速干道、居住区道路、风景区道路、林荫干道以及自行车专用路。 57农村道路农村道路是指修筑在野外乡村地区、供当地各种非机动车辆和拖拉机行驶，也可通行汽车的道路，一般是沟通乡镇到村、村到村或田间生产基地到乡镇的道路。58林区道路林区道路是指为林业服务的各类道路的总称，是林业生产建设环节中不可缺少的组成部分，从森林开发利用到抚育更新，都有重要作用。 59厂矿道路厂矿道

12、路是指为工厂、矿山、油田、港口、仓库等企业服务的道路，分为厂外道路、厂内道路和露天矿山道路。 6061线路 公路与城市道路由于受到自然环境与地物地貌的限制，在平面上有转折，纵面上有起伏。在转折点两侧相邻直线处，为满足车辆行驶舒适、安全和速度要求，要有一定半径的曲线连接。故线路在平、纵面上都是由直线和曲线组成的。4.2.2 道路基本组成62ZHHYYHHZ6364路基路基-道路路面下的基础部分。设计要满足三个基本要求： 1、具有足够的承载力和刚度，即在自身重力下不应发生过大沉陷，在车辆动力荷载作用下不应发生过大的弹性或塑性变形。 2、具有足够的整体稳定性，即不致产生路基的整体滑塌。 3、具有足够

13、的水温稳定性，即在地面水、地下水或冰冻时不致显著地降低承载力。65路基基本形式66路面 路面-用筑路材料铺在路基顶面，供车辆在其表面行驶的一层或多层的道路结构层。按路面荷载作用下的工作特性分，有柔性路面、刚性路面和半刚性路面。包括面层、联结层、基层、底基层、垫层等。67路面结构图 (a)低中级路面 (b)高级路面6869704.2.3 公路的分类我国的公路按照其使用任务、功能和适应的交通量分为：高速公路-是专供汽车分向、分车道行驶，全线立交并控制出入的干线公路，一般按照需要，设计高速公路的车道数，设计年限平均昼夜交通量为25000100000辆；一级公路-是专供汽车分向、分车道行驶的公路，设计

14、年限平均昼夜交通量为1500030000辆；二级公路-一般能适应年限平均昼夜交通量为30007500辆；三级公路-为10004000辆四级公路-一般为双车道1500辆以下，单车道200辆以下。 71 另外按照公路的位置以及在国民经济中的地位和运输特点的行政管理体制分类为：国道-由国家统一规划，由所在各省市自治区负责建设、管理、养护。省道-是在国道网的基础上，由省对具有全省意义的干线、干路加以规划，并且建设、管理、养护。县道-主要路段由省统一规划、建设和管理，一般路段由县自定并建设、管理和养护。乡（镇）道-主要为乡村服务，由县统一规划组织建设、管理和养护。专用公路-为厂区、林区、矿区、港区的道路

15、，由专用部门自行规划、建设、管理和养护。72我国国道干线系统代号为1、由首都北京向外放射的有12条，代号第1个字取“1”，如北京至昆明为108国道；2、有北向南的有28条，代号第1个字取“2”，如山海关至广州为205国道；3、由东向西的有30条，代号第1个字取“3”，如上海至拉萨为318国道。我国国道干线系统代号737475部分国家公路及其状况国名国土面积 （km2)道路长度(km)道路密度 （km/km2)汽车专用道国道或主干道地方道或次干道其他道路合计美国832146503877005860.67英国229988298112425349003019903522921.53法国5510006

16、570285003500004200008050701.46日本3777484280466611282029251382.92韩国991731550122251057731396557780.56巴西-1150452156540.20中国43881075111660827547550.11764.2.4 城市道路根据道路的地位和交通功能，将城市道路分为以下几类快速道主干道次干道支道居住区道路77快速道-为流畅地处理城市大量交通而建设的道路。快速道要有平顺的线形，与一般道路分开，是汽车交通安全、通畅和舒适。如北京的三环路、上海的外环线等。一般在交叉路口也建有立体交叉，有时还全封闭，中央有隔离带。

17、78 主干道-是连接城市各主要部分的交通干道，是城市道路的骨架，其主要功能是运输。主干道上要保证一定的车速，故应根据交通量的大小设置相应的车道数，一供车辆通畅行驶。 线形应顺捷，交叉口宜尽量少，以减少干扰，平面交叉应有交通控制措施，目前有些城市以高架式的道路实现城市主干道。如上海的内环高架路，为实现连接城市各区和各主要部分的交通干路，已形成“串”字型的平面线形。79次干道-一般为一个区域内的主要道路，是一般交通道路并兼有服务功能，配合主干道共同组成城市的干道网，起到广泛联系城市各部分与集散交通的作用，一般情况下慢车混合使用。支道-是次干道与居民区的联络路，为地区交通服务，道路两侧有时还建有商业

18、建筑等。80居住区道路-是居住区内部街坊与街坊之间和街坊内部的道路，主要为居民的各种活动服务。为了保证居住区的安静，一般不宜设公共交通线路。居住区道路可以与城市次干道连接，但是尽量不与城市主干道连接。81 风景区道路-是供游人游览用的道路。属于园林型道路，包括对内交通和对外交通两部分。 风景区的内部道路既是容纳游人的空间，又是引导和分配游人的路线。 风景区的道路系统应按照道路交通的不同功能加以分类和组织。如我国桂林的道路系统，货运干线与游览线路和城市生活性干道分开。 风景区道路应将风景区内各景点联系起来，使游人乘车可以直达景点，而不至于步行过多。82 自行车专用道-是城市里和郊区道路系统中以及

19、通往旅游区的道路中，专门供自行车行驶的道路。 这样快慢道分离，各行其道，既提高车速又保证安全。一般自行车道的设置要求为：以自行车车速为1518km/h来确定专用道的最小宽度和转弯半径，净空为2.5m，纵坡一般为1.5%2%，若坡度大于2%，则要限制坡长。宽度应考虑两车之间的安全间隙，单车道为1m,双车道为2m,我国的自行车较多，自行车道的宽度一般为57m。83道路交叉 道路与道路、道路与铁路相交处称交叉口，分为：平面交叉 立体交叉84平面交叉无控制交叉口（四路控制、两路控制）环形交叉口信号交叉口8586立体交叉87884.2.5 高速公路89高速公路 高速公路-是一种具有四条以上车道，路中央设

20、有隔离带，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，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。 高速公路的造价很高，占地多，如目前我国的高速公路，每公里造价大约3000万元左右，路基宽度按照26 m计算，则每公里占用土地约0.03km2以上，但是从其经济效益与成本看，高速公路的经济效益还是很显著的。90高速公路的特点1、行车速度快、通行能力大 一般高速公路行车速度在120km/h以上。一条车道每小时可通过1000辆中型车，比一般公路高出34倍。在美国，高速公路仅占公路总里程的1.1%，却承担全国公路车交通量的19%，平均日行车密度是全部公路

21、平均数的18.6倍。2、物资周转快、经济效益高 一般运距在300km以内，使用大吨位车辆运输，无论从时间上，还是从经济角度来考虑，均优于铁路和普通公路运输。虽然高速公路的投资大，但是综合经济效益也大，能促进沿路地区的经济发展，其投资成本一般在57年内收回。如我国的广佛高速公路，其投资回收期不到6年。 91 3、交通事故少、安全舒适 因为高速公路有严格的管理系统，全程采用先进的自动化交通监控手段和完善的交通设施，全封闭、全立交，无横向干扰，因此交通事故大幅度下降。据国外资料统计，与普通公路相比，美国下降56%，英国下降62%，日本下降89%。另外高速公路的线形标准高、路面坚实平整、行车平稳、乘客

22、不会感到颠簸。4、带动沿线地方的经济发展92高速公路 高速公路的几何设计标准比其他等级的公路要求高，具体规定各国有所不同。 高速公路沿线有安全设施、交通管理设施、服务性设施、环境美化设施等。 93 我国公路技术标准的主要规定最小平曲线半径及超高横坡 V=120km/h，Rmin=1000m，极限最小半径650 m，超高横坡限制值为10% 。最大纵坡和竖曲线 35%，竖曲线极限半径：凹形为4000m，凸形为11000m线形要求 连续，顺畅。在视线所及的一定线路内不出现转折、错位、突变、虚空、遮断等。横断面 车道宽：3.75m；中央隔离带：3.0m；路缘宽0.75m；硬路肩：2.5m；土路肩：0.

23、75m。9495城市市区人口（万人）市区面积（km2)道路总长(km)高速道路长度(km)道路面积(km2)路网密度(km/km2)道路面积率(%)伦敦208.9-1280054182.08.016.6巴黎222.6105140015222.5213.321.4莫斯科830.1878.73500108.763.63.987.2华沙164.11502433-13.3116.228.9纽约701.1078610303128720013.125.4芝加哥300.51590.611000627.513818.623.4东京815.23591.941112413584.6518.814.3北京546.9

24、395.42779-23.747.036.00上海743.4248.31674-17.556.747.07部分大城市道路概况96 国家高速公路网规划- “7918”网 由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成，简称为“7918网”，总规模约8.5万公里，其中：主线6.8万公里，地区环线、联络线等其他路线约1.7万公里。 97“7918”公路网 98 4.3 铁路工程基本组成高速铁路 地铁与轻轨 磁悬浮铁路994.3.1 铁路组成 铁路选线 铁路轨道 铁路路基铁路，由线路、路基和上部结构三部分组成1004.3.1.1 铁路选线 铁路选线工作内容有： 根据国家政治、经济和国防的需要，

25、结合线路经过的自然 条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走 向，选定铁路的主要技术标准，在城市里，则根据地区的 商业或工业发展等情况，来规划线路的走向。 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。 研究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，并确定其类型和大小，使其总体上互 相配合，全局上经济合理。101铁路定线-在地形图上或地面上选定路线的走向，并确定线路的空间位置。目的：在复杂的自然条件和人文地理条件下，选出既能以最 少的人力、物力、财力，尽量少改变自然状态，又能 安全、迅速、舒适，保证输送能力的线路。原

26、则：1、输送能力和运输发展相适应 2、确保铁路安全和环境保护 3、兼顾铁路和社会经济效益 4、协调机车牵引性能和线路技术标准 5、充分利用先进科学技术102车站与枢纽1034.3.1.2 铁路轨道钢轨-铁路轨道的基本承重结构，起承受车身重力及引导列车运行方向的作用。钢轨要求有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性、稳定增长既耐腐性能。主要由轨头、轨腰和轨底三部分组成。104轨枕轨枕-是钢轨的支座，它除承受钢轨传来的力（包括竖向力及侧向和纵向水平力）并将其传给道床以外，还起着保持钢轨的方向和轨距的作用。主要有钢枕、木枕和预应力混凝土枕。 105轨排运输轨排运输在铺设过程中轨排束必须从轨排运输列车逐渐

27、向铺轨机移动，以不断向铺轨机供应轨排。采用特制底装有滚轮的平车以适应该要求。 106轨道铺设将在轨排组装基地组装的轨排(一根钢轨长度)铺设于道床上。整个铺设工作由轨排的组装、运送和铺设，以及道渣的运送和铺设等环节组成。 道床是铺设在路基顶面上的道渣层。 道岔是铁路线路、线路间连接和交叉设备的总称107铁轨受力分析1084.3.1.3 铁路路基铁路路基-承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构，是轨道的基础，是保证列车运行的重要建筑物。设计要求是在静荷载和动荷载的作用下应保持稳定；对于高速铁路，路基的长期变形和动荷载下的弹性变形不能过大109横断面 指与线路中心线垂直的路基。 路基可分成路堤、路堑

28、和半路堤路堑三种基本型式。 路基两侧必须设置排水沟以保证线路排水、铁路畅通。 路基由路基体和附属设施两部分组成。路基面、路肩和路基边坡构成路基体。路基附属设施是为了保证路肩的强度和稳定，所设置的排水设施、防护设施与加固设施等，排水设施有排水沟等 、防护设施如种草种树等，加固设施有挡土墙、扶壁支挡结构等。110 路基稳定性-指路基受到列车动态作用及各种自然力影响所出现的道渣陷槽、翻浆冒泥和路基剪切滑动与挤起等。 需要从以下的影响因素去考虑： 路基的平面位置和形状 轨道类型几其上的动态作用 路基体所处的工程地质条件 各种自然力的作用等 设计种必须对路基的稳定性进行验算。111112113徐州铁路枢

29、纽1144.3.2 高速铁路铁路现代化的一个重要标志是大幅度地提高列车的运行速度。一般来讲， 铁路速度的分档为100120 km/h称常速； 速度120160km/h称中速； 速度160200km/h称为准高速或快速； 速度200400km/h称为高速； 速度400km/h以上称为特高速。115 1964年10月1日，世界上第一条高速铁路-日本的东海道新干线正式投入运营，速度达210km/h，突破了保持多年的铁路运行速度的世界记录，从东京到大阪运行3小时10分钟。由于速度比原来提高一倍，票价比飞机便宜，因而吸引了大量旅客，使得东京至大阪的飞机不得不停运，这是世界上铁路与航空竞争中首次获胜的实例

30、。1981年法国建成了它的第一条高速铁路（TGV东南线），列车速度高达270km/h。后来又建成TGV大西洋线，速度达300km/h。1990年5月13日试验的最高速度已达515.3km/h，可使运营速度达到400 km/h。法国的高速铁路后来居上，在一些技术和经济指标上超过日本而居世界领先地位。高速铁路116 高速铁路的实现为城市之间的快速交通往来和旅客出行提供了极大方便。同时也对铁路选线与设计等提出了更高的要求。 如： 铁路沿线的信号与通讯自动化管理， 铁路机车和车辆的减震和隔声要求， 对线路平、纵断面的改造， 加强轨道结构， 改善轨道的平顺性和养护技术等。117我国自20世纪90年代开始

31、在常规铁路路基上进行了列车提速试验，并先在京沪铁路上实施，列车速度高达150160km/h。从速度160km/h起步的主要原因是： 技术上的条件：160km/h是准高速的起点，是通向 200km/h及其以上高速的桥梁，也是传统技术延伸与 新技术发展的过渡点； 经济上的条件：在既有线路上进行适当的技术改造， 即可达到160km/h的要求，比一开始实现速度200km/h 以上高速的投资要少得多。广州到深圳之间已开通了 速度达180200km/h的准高速铁路。118京沪高铁119 京沪高速铁路于2008年4月18日开工，从北京南站出发终止于上海虹桥站，总长度1318公里，总投资约2209亿元。 它的

32、建成将使北京和上海之间的往来时间缩短到5小时以内。速度350公里/小时，全线纵贯北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省。是新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路。2011年6月30日正式开通运营。开通后，运营4天，发生3起事故，引起广泛热议。2011年8月1日，铁道部称京沪高铁上座率107% 。 2011年8月16日，上海铁路局实施新运行图，对京沪高铁列车开行速度和价格进行调整。1204.3.3 地铁和轻轨世界上第一条载客的地下铁道是1863年首先通车的伦敦地铁。目前，伦敦的地铁长度已达380 km，全市已形成了一个四通八达的地铁网，每天载客160余万人次。现在全世界建有地下铁道的城市就多了，如法国的巴黎，英国的伦敦，俄罗斯的莫斯科，美国的纽约、芝加哥，加拿大的多伦多，中国的北京、上海、天津、广州、西安等城市。 121122城市轻轨城市轻轨- 是城市客运有轨交通系统的