路桥建设基本知识6

交通建设需要什么样的优秀工程师---给合工大土木工程专业学生辅导讲座吴方明2016年6月当前1页，总共63页。目录交通伴随人类进步1知识积累的必要3基础学科的重要2当前2页，总共63页。一、交通伴随人类进步当前3页，总共63页。（一）交通与人类社会始终相伴，人类不断发展交通，交通促进社会进步1、传说时代的人类与交通我国传说的车、船发明和使用

一、交通伴随人类进步有很多例子。黄帝发明了车，促进了部落发展，在炎、黄之争、蚩尤之战中获胜，成为天下共君主，为统一的中华民族奠定了基础。人类在新石器时代已普遍使用了独木舟，而且传说也是黄帝用兽皮做成了筏，船的使用扩大了人类的生存空间，极大改善了生活方式。大家都知道大禹治水成功了，他父亲治水失败了，因为禹使用了木筏从龙门沿黄河东下，搞清了山川地形疏堵的地点。当前4页，总共63页。2、古代人类社会与交通大秦帝国的官道、古罗马故道、京杭大运河等、郑和下西洋、赵州桥一、交通伴随人类进步人类进入文明社会以来，发展交通的大事举不胜举。大秦帝国的官道，古罗马故道、京杭大运河的开通对唐以后经济发展提供了重要基础，郑和下西洋的船队是当时全球最强大的航队。我们现在的公路网其中上在古代驿道网基础上发展起来的。另外，赵州桥1400多年了，现在是世界上最古老的桥。当前5页，总共63页。赵州桥一、交通伴随人类进步京杭大运河当前6页，总共63页。3、现代交通与社会发展高速、高铁、航空运输发展地球变小了，生活半径变大了

现代交通发展的水况与水平同学们都已经感知。随着高速、高铁、航空运输的发展，地球拉小了，宇宙拉小了。出门在外500公里半径以为感觉到大家门口，太空旅游在尝试市场化。

一、交通伴随人类进步当前7页，总共63页。（二）交通运输的方式1、五大运输方式公路、铁路、水运、航空、管道一、交通伴随人类进步当前8页，总共63页。火车运输量大，速度较快，适合较长距离大宗货物的运输。汽车灵活机动，运送速度快，适合运输量不大的短距离运输。船舶的运量也很大，运费便宜，但速度较慢，适合大宗货物的运输。飞机的运输速度最快，但运量小，运费高，适合较长距离的客运和贵重、鲜活品的运输。管道的运输运量大，损耗小，连续性强，设备投资大、灵活性差，适合原油、成品油、天然气的运输。一、交通伴随人类进步当前9页，总共63页。2、通讯业广义的交通包含通讯业一、交通伴随人类进步现代通讯业的发展成巨大的领域，极速的改变着人类的生活和发展。广义的交通包涵通讯业。通讯运送的声波、电波也是物质或者是广义的暗物质。

当前10页，总共63页。(三)改革开放以来我国交通发展1、高速公路的发展：我国高速公路上世纪八十年代末起步，2015年底，中国高速公路通车总里程达到12.3万公里，超过美国居于世界第一。交通部目前规划高速公路建设的目标是18万公里。一、交通伴随人类进步当前11页，总共63页。(三)改革开放以来我国交通发展2、高铁的发展一、交通伴随人类进步10来年的时间，高速铁路加动车发展到4万公里，稳居世界第一，而且仍在加快发展。

当前12页，总共63页。(三)改革开放以来我国交通发展3、民用航空的发展

我国民用航空业发展这些年尽管进步很大，但相对滞后，现在民用机场不到300座，美国近2万个，巴西2500个。所以我国航空业目前处于加快发展的时期。一、交通伴随人类进步改革开放的几十年里，我国交通发生了翻天覆地的变化，交通的发展对经济社会起到了巨大的作用。当前13页，总共63页。一、交通伴随人类进步（四）宣城交通的发展1、“十二五”是宣城交通发展比较快的时期新增高速公路220公里，一级公路200多公里，京福高铁贯通泾、旌、绩。你们这一级学生从京福高铁到泾县到学校还是比较方便的，上届学生到校没这么方便。当前14页，总共63页。一、交通伴随人类进步（四）宣城交通的发展2、“十三五”是宣城交通发展的目标高铁：争取县县通高铁。航空：与芜湖共建芜宣机场。地方交通的五大工程：一是高速公路联网工程，实现县县通高速；二是干线公路升级工程；三是农村公路畅通工程；四是航道联通工程；五是客运枢纽提升工程。当前15页，总共63页。一、交通伴随人类进步无论全国交通建设还是宣城交通建设都期待你们早日加入，期待你们发挥聪明才智。当前16页，总共63页。二、基础学科的重要当前17页，总共63页。二、基础学科的重要改革开放以来，我国修建了大量的跨江、跨海、跨河大桥，十几万公里高速公路200万公里普通公路，是历代土木工程专业的知识分子和广大建设者们共同创造的。建设远没有结束，等待着在座的各位几年后加入到这支建设队伍，创造出更好的奇迹。当前18页，总共63页。马鞍山长江大桥全长约36.274KM，项目总投资约70.78亿元。因跨江心洲分为分左汊和右汊两座主桥，其中左汊主桥采用2×1080米三塔两跨悬索桥，主跨跨度在世界同类桥梁中位居第一，首次实现了三塔两跨悬索桥跨径由百米向千米的重大突破;右汊主桥采用2×260米三塔两跨斜拉桥，桥塔为椭圆拱型，为国内首座拱型塔三塔两跨斜拉桥当前19页，总共63页。马鞍山大桥的设计充分体现徽派特色。其中，左汊桥的桥塔整体采用了比较古朴素雅的古典造型，高大威武的巨型桥塔，同时在桥塔横梁的设计中，借用了徽派建筑中牌坊的多个元素，使桥梁方案更具我省地域文化特征。马鞍山长江大桥(左汊主桥)当前20页，总共63页。而右汊桥设计中的推荐方案是三塔拱形塔斜拉桥，由“A”和“H”组合而成的拱形桥塔造型则与“安徽”的汉语拼音首字母“A、H”一致。马鞍山长江大桥(右汊主桥)当前21页，总共63页。芜湖长江二桥主桥长1622米，引桥长11.93公里，主桥采用五跨连续半漂浮体系钢箱梁斜拉桥，中孔跨度600米，达到单孔双向通航净宽不小于540米的要求，辅助通航孔不小于220米。当前22页，总共63页。双层公路、观光通道两用桥梁，四车道高速公路特大桥。桥型方案为钢桁加劲梁单跨悬索桥，全长1073.65m，创造了四项世界第一。大桥主跨1176米，跨峡谷悬索桥，创世界第一；首次采用塔、梁完全分离的结构设计方案，创世界第一；首次采用轨索滑移法“架设钢桁梁，创世界第一；首次采用岩锚吊索结构，并用碳纤维作为预应力筋材，创世界第一湖南矮寨大桥当前23页，总共63页。湖南矮寨大桥当前24页，总共63页。宣狸高速南漪湖特大桥全长3377m。主桥上部为40+70+70+40m四跨变截面连续梁桥（作为内河，通航要求不高，通常采用该方案），下部为矩形桥墩接承台和群桩基础，引桥上部为30m预制组合小箱梁，下部为桩柱式单排桩基础，桥台为肋板式桥台。全宽28m；当前25页，总共63页。铜南宣高速

铜南宣高速全长83.7公里，总投资约65亿元，采用双向四车道标准建设，设计时速120km/h，全程设7处互通立交，预留2处互通立交，沿线设2处服务区。当前26页，总共63页。宣城至狸桥一级公路本项目分为市政及公路段，总里程37.4公里，市政段采用兼有城市功能的六车道一级公路标准的建设建设，公路段采用双向四车道一级公路标准。项目总投资10.07亿元当前27页，总共63页。标准断面图（市政段）人行道(土路肩)+5.0m非机动车道+3m侧分带+0.50m路缘带+（2×3.75+3.5）m行车道+11.0m中间带（含10m的中央分隔带+路缘带2×0.50m）+（3.5+2×3.75）m行车道+0.50m路缘带+3.0m侧分带+5.0m非机动车道+人行道（土路肩）。路面结构层：80cm石灰改善土路床+20cm低剂量水稳+32cm高剂量水稳+8cmAC25+4cmSMA-13（改性沥青）当前28页，总共63页。标准断面图（公路段）路基双向四车道一级公路标准横断面，路基宽24.5m，其组成为：0.75m土路肩+2.5m硬路肩（含路缘带0.5m）+2×3.75m行车道+3m中间带（含2m中央分隔带+路缘带2×0.5m）+2×3.75行车道+2.5硬路肩(含右侧路缘带0.75m)+0.75m土路肩。路面横坡坡度为2％，土路肩横坡坡度为4％。路面结构层：80cm石灰改善土路床+20cm低剂量水稳+32cm高剂量水稳+8cmAC25+4cmAC-13（改性沥青）当前29页，总共63页。宣城X076县道上板路（桃岭公路）

宣城市县道X076上板路，是桃岭村连接县城的重要交通线路，也是泾县重要的经济、旅游连接线，东临宁国市板桥镇，四级公路，设计行车速度20km/h，路基宽5m，路面宽4m，盘山公路充分利用回头曲线穿越山体、垭口。当前30页，总共63页。(二)建设的基本工艺1、先看一下我省一座大桥施工的动漫2、桥梁建设主要为下部构造和上部构造二、基础学科的重要当前31页，总共63页。淮南淮上淮河大桥当前32页，总共63页。一般桥梁建设的基本工艺下部构造主要为基础和承台、立柱、盖梁（台帽）基础分为扩大基层和桩基础，重点解决荷载传递生根问题下部构造的基本工艺为筑岛围堰-排水-基础施工-承台-立柱-盖梁二、基础学科的重要当前33页，总共63页。钻孔灌注桩施工工艺围堰清孔、下钢筋笼搭设平台、钻孔灌注水下混凝土当前34页，总共63页。钢吊箱就位钢吊箱下沉浇筑封底及承台砼墩柱砼浇筑冷凝水管承台施工当前35页，总共63页。立柱施工吊装钢筋笼模板安装立柱钢筋绑扎、固定养生混凝土浇筑当前36页，总共63页。盖梁施工工艺绑扎钢筋安装侧模板搭设支架浇筑混凝土养生立模当前37页，总共63页。桥梁建设的基本工艺1、上部构造为梁片预制架设(现浇)和桥面系2、钢筋加工及安装3、梁片的预制4、预应力的加工和安装5、梁板的安装二、基础学科的重要当前38页，总共63页。梁板预制浇筑混凝土立模、绑扎钢筋梁板架设预应力张拉当前39页，总共63页。钢筋加工和安装桥面防水层施工桥面铺装和护栏施工桥面系施工二、基础学科的重要当前40页，总共63页。桥面系施工工艺流程图桥面钢筋绑扎防撞护栏钢筋、模板安装

浇筑桥面混凝土当前41页，总共63页。公路施工基本工艺

1、路基施工

2、路面施工二、基础学科的重要当前42页，总共63页。特殊路基基底处理路基清表清淤抛石、换填压实当前43页，总共63页。路基清表路基上土路基碾压路基填土初平一般路基施工当前44页，总共63页。路基施工路基碾压路基弯沉检测路基掺灰灰土拌合当前45页，总共63页。水稳挂线摊铺水稳碾压水稳碾压路面施工水稳覆盖养生当前46页，总共63页。路面施工水稳取芯检测沥青混合摊铺料沥青混合料碾压水稳压实度检测当前47页，总共63页。路面施工碾压温度检测渗水量检测取芯检测沥青砼芯样当前48页，总共63页。（三）基础学科的重要二、基础学科的重要刚才我们看了一些桥梁和公路的图片，简要了解了施工过程，这是产品生产过程的事。其背后有一系列为什么？就桥梁而言，为什么要选择不同的桥型？为什么要选择这样的跨径？基础为什么要选择这个持力层？桩径为什么要这么大？梁的高度（厚度）为什么这么高？梁板钢筋为什么要这样的配置？等等。当前49页，总共63页。（三）基础学科的重要二、基础学科的重要就公路而言，地基为什么要做不同的处理？路基压实度为什么要达到规定值？基层为什么要这么厚？面层为什么要分层而且级配不一样？等等。这一系列为什么？答案需要工程师们给，怎么给？给的是否准？给的是否经济安全？体现了工程师的水平。这个水平怎么来？需要工程师对基础学科，基础理论学科的理解和掌握程度。

当前50页，总共63页。具体举几个简单的例子：二、基础学科的重要1、桥梁桩基础处理。

桥梁自重和桥面荷载去哪里了？经过力的分解、合并、抵消最后通过基础传递给了地基（当然通过桩壁摩擦力也承担了一部分）。工程师至少要考虑两个问题：一是有多少重力要传到地基；二是地基有没有这个应力来承担。第一个问题涉及到理论力学、结构力学、材料力学。第二个问题涉及到地质学、材料力学甚至流体力学等。只有掌握了这些基础学科，才懂得了道理，才会通过计算来确定结构尺寸，才知道桩基础必须放到哪一个持力层。

当前51页，总共63页。二、基础学科的重要2、简支梁设计

简单地说，梁板在荷载作用下，跨中的弯矩最大，梁的底部容易被拉裂，所以钢筋要放在底部。支撑的位置梁板承受的剪力最大，所以要加抗剪力钢筋。如果不知道受力情况，不知道力怎么计算，当然不知道梁板尺寸怎么设计，钢筋怎么配置（跟家里晒衣服杆子是一样的）。当前52页，总共63页。二、基础学科的重要3、路面设计汽车荷载通过车轮胎直接传到路面顶部，然后传到路面基层再传到路基。汽车的重力向下传递过程中不是集中而是逐步分散的，怎么分散工程师要会计算，不会计算就不知道路面要做多厚。实际工作中，路面设计考虑了一些假设，假设路基是稳定的，路床顶部弯沉满足要求，假设车辆的单轴载是100千牛，假设路面是柔性材料。既然是柔性材料就有变形，车辆碾压一次疲劳变形为多少？压100万次疲劳变形是多少？压1000万次疲劳变形为多少？路就坏了。除了分析受力以外还要考虑材料的强度，混合料的密度。路面是分层设计的还要考虑每层结构的稳定性，面层还要考虑车轮胎形成的剪力，沥青是有机物，要考虑防止沥青被腐蚀。等等。当前53页，总共63页。举这几个例子，是想告诉同学们，在进入专业课之间，要静下心来把基础课学好，把功底打牢，以后学专业课就知其然也知其所以然。二、基础学科的重要当前54页，总共63页。三、知识积累的必要当前55页，总共63页。三、知识积累的必要栋梁之材是如何成长的？同学们是否思考过。一棵参天大树就是一堆碳，是碳的积累。树枝积累碳的漫长过程中，要吸收CO2、H2O、阳光及其他各种营养和矿物质。缺少哪一项生长都会出现障碍。百年树木，十年树人，其理相通，一个优秀的工程师仅仅掌握专业上的知识是不够的，需要跨学科积累。我认为需要积累以下学科的基本知识。当前56页，总共63页。(一)哲学思维1、认识论：怎么看问题2、方法论：怎么解决问题三、知识积累的必要

一个工程师在研究技术问题当遇到障碍时就要思考对这个问题的认识有没有偏差，特别是需要创新时，现有的技术层面已经无法解决问题了，必须要调整思维方向重新认识问题。

同学们也许不以为然，但以后会经常用到。就工程师而言，重点是认识论和方法论。当前57页，总共63页。(二)经济学思维

成本、效益、安全一个好的工程师要有强烈的工程经济概念，就是在满足安全参数的情况下，如何以最少的投入完成一个项目，而不是不计成本。现实工作中就存在不计成本而过于留足安全系数的保守行为，一个好的工程决算后，要经常考虑投资效益和工程项目周期成本的概念，不可能只考虑工程本身。三、知识积累的必要当前58页，总共63页。三、知识积累的必要(三)地质学