土木工程概論P(yáng)PT--5交通土建工程

1、土木工程概論土木工程概論第五章交通土建工程本章內(nèi)容本章內(nèi)容5.1 5.1 道路工程道路工程5.2 5.2 鐵路工程鐵路工程5.3 5.3 飛機(jī)場工程飛機(jī)場工程5.4 5.4 隧道工程隧道工程5.1 5.1 道路工程道路工程5.1.1 5.1.1 道路工程的基本體系組成道路工程的基本體系組成道路工程基本體系組成圖公路城市道路5.1.1 5.1.1 道路工程的基本體系組成道路工程的基本體系組成5.1.2 公路建設(shè)一、公路的線形組成一、公路的線形組成 路線方案是路線設(shè)計(jì)最根本的問題。方案是否合理，不但直接關(guān)系公路本身的工程投資和運(yùn)輸效率，更重要的是影響到路線在公路網(wǎng)中是否能起到應(yīng)有的作用，是否滿足國

2、家的政治、經(jīng)濟(jì)、國防的要求和長遠(yuǎn)利益。二、二、公路的結(jié)構(gòu)建設(shè)公路的結(jié)構(gòu)建設(shè)路堤示意圖5.1.2 5.1.2 公路建設(shè)公路建設(shè)三、路面結(jié)構(gòu)圖三、路面結(jié)構(gòu)圖 低、中級路面 高級路面 5.1.2 5.1.2 公路建設(shè)公路建設(shè)5.1.3 5.1.3 高速公路高速公路定義: 具有四條以上車道，路中央設(shè)有中央隔離帶，分隔雙向車輛行駛，互不干擾，全封閉，全立交，控制出入口，嚴(yán)禁產(chǎn)生橫向干擾，為汽車專用，設(shè)有自動化監(jiān)控系統(tǒng)，以及沿線設(shè)有必要服務(wù)設(shè)施的道路。 1988年上海至嘉定高速公路建成通車1998年年均通車?yán)锍坛^4000公里2004年底，中國高速公路通車?yán)锍桃殉^3.4萬公里 一、一、高速公路的線形設(shè)計(jì)

3、標(biāo)準(zhǔn)高速公路的線形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 高速公路的幾何設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比其它等級的公路要求高，具體規(guī)定各國有所不同。 普通公路與高速公路的轉(zhuǎn)彎線形的比較5.1.3 5.1.3 高速公路高速公路二、高速公路的優(yōu)勢二、高速公路的優(yōu)勢1、行車速度快、通行能力大2、物資周轉(zhuǎn)快、經(jīng)濟(jì)效益高 3、交通事故少、安全舒適好 4、帶動沿線地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展高速公路5.1.3 5.1.3 高速公路高速公路三、高速公路建設(shè)存在的問題三、高速公路建設(shè)存在的問題 1、投資大、資金來源困難 2、占地多 3、與普通公路和地方交通貫通問題 4、密集型的管理問題 5、環(huán)境保護(hù)問題 5.1.3 5.1.3 高速公路高速公路5.2 5.2 鐵路工程鐵路工

4、程在我國，鐵路建設(shè)自1876年英國商人在上海修建淞滬鐵路已經(jīng)開始，1949年，我國共有鐵路營運(yùn)里程2.18萬公里，集中分布在東北和東部沿海地區(qū)，截至2002年底，全國鐵路營業(yè)里程達(dá)到7.2萬公里，形成延伸祖國東南西北的全國鐵路網(wǎng)。上海的磁懸浮鐵路興建運(yùn)行成功，標(biāo)志著我國鐵路建設(shè)已逐步邁上國際先進(jìn)水平。 5.2.1 5.2.1 鐵路選線設(shè)計(jì)與路基鐵路選線設(shè)計(jì)與路基一、鐵路選線設(shè)計(jì)一、鐵路選線設(shè)計(jì) 眼鏡線 螺旋線 二、鐵路路基設(shè)計(jì)二、鐵路路基設(shè)計(jì)1、橫斷面形式有：路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等2、路基穩(wěn)定性 5.2.1 5.2.1 鐵路選線設(shè)計(jì)與路基鐵路選線設(shè)計(jì)與路基5.2.2 5.2.2

5、 高速鐵路高速鐵路 鐵路速度的分檔為： 時速100120 km稱為常速； 時速120160 km稱為中速； 時速160200 km稱為準(zhǔn)高速或快速； 時速200400 km稱為高速； 時速400 km以上稱為特高速。 日本、法國、德國英國等是當(dāng)今世界高速鐵路技術(shù)發(fā)展水平最高的幾個國家 日本的高速列車 德國的高速列車 英國的高速擺式列車 法國的TGV高速列車 5.2.2 5.2.2 高速鐵路高速鐵路 5.2.3 5.2.3 城市輕軌與地下鐵道城市輕軌與地下鐵道 城市輕軌和地下鐵道一般具有如下特點(diǎn)：1、線路多經(jīng)過居民區(qū)，對噪聲和振動的控制較嚴(yán)； 2、行車密度大，運(yùn)營時間長；3、一般采用直流電機(jī)牽引

6、，以軌道作為供電回路；4、曲線段占的比例大，曲線半徑比常規(guī)鐵路小。倫敦地鐵視頻倫敦地鐵視頻城市輕軌(上海明珠線)地下鐵道 5.2.3 5.2.3 城市輕軌與地下鐵道城市輕軌與地下鐵道 5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路一、磁懸浮鐵路的由來一、磁懸浮鐵路的由來 1、磁懸浮鐵路上運(yùn)行的列車，是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力和排斥力將車輛托起，使整個列車懸浮在線路上，利用電磁力進(jìn)行導(dǎo)向，并利用直流電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換成推進(jìn)力來推動列車前進(jìn)。 2、輪軌粘著式非粘著式超高速鐵路 3、常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)（EMS系統(tǒng)）與排斥式懸浮系統(tǒng)（EDS系統(tǒng)）二、磁懸浮列車的組成分為三部分：懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)

7、向系統(tǒng)5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路磁懸浮列車的組成 磁懸浮列車懸浮系統(tǒng)的組成示意圖 5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路磁懸浮列車推進(jìn)系統(tǒng)的組成示意圖5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路導(dǎo)向系統(tǒng)是一種測向力來保證懸浮的機(jī)車能夠沿著導(dǎo)軌的方向運(yùn)動。必要的推力與懸浮力相類似，也可以分為引力和斥力。在機(jī)車底板上的同一塊電磁鐵可以同時為導(dǎo)向系統(tǒng)和懸浮系統(tǒng)提供動力，也可以采用獨(dú)立的導(dǎo)向系統(tǒng)電磁鐵。 5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路日本的磁懸浮列車5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路德國的磁懸浮列5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路中國上海的磁懸

8、浮列車5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路三、磁浮鐵路的優(yōu)缺點(diǎn)三、磁浮鐵路的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1、克服了傳統(tǒng)輪軌鐵路提高速度的主要障礙，發(fā)展前景廣闊。2、速度高，可達(dá)400 600 km/h3、列車能耗低 5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路缺點(diǎn)：1、由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動功能的，斷電后磁懸浮的安全保障措施，尤其是列車停電后的制動問題仍然是要解決的問題。其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時間的運(yùn)行考驗(yàn)。2、常導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的懸浮高度較低，因此對線路的平整度、路基下沉量及道岔結(jié)構(gòu)方面的要求較超導(dǎo)技術(shù)更高。3、超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)由于渦流效應(yīng)懸浮能耗較常導(dǎo)技術(shù)更大，冷卻系統(tǒng)重，

9、強(qiáng)磁場對人體與環(huán)境都有影響。4、造價昂貴、不能利用既有線路以及速度優(yōu)勢不明顯 。5.2.4 5.2.4 磁懸浮鐵路磁懸浮鐵路5.3 5.3 飛機(jī)場工程飛機(jī)場工程5.3.1 5.3.1 機(jī)場概況機(jī)場概況一、民航運(yùn)輸機(jī)一、民航運(yùn)輸機(jī)1、干線運(yùn)輸機(jī)：載客量100人，航程3000km2、支線運(yùn)輸機(jī)：載客量100人，航程200400km萊特兄弟飛機(jī)視頻萊特兄弟飛機(jī)視頻各類民航飛機(jī) Boeing777空中客車380協(xié)和超音速客機(jī)MD90 5.3.1 5.3.1 機(jī)場概況機(jī)場概況二、民航機(jī)場分類和組成二、民航機(jī)場分類和組成 1、機(jī)場分類:國際機(jī)場、干線機(jī)場、支線機(jī)場2、機(jī)場的組成:主要由飛行區(qū)、旅客航站區(qū)、

10、貨運(yùn)區(qū)、機(jī)務(wù)維修設(shè)施、供油設(shè)施、空中交通管制設(shè)施、安全保衛(wèi)設(shè)施、救援和消防設(shè)施、行政辦公區(qū)。生活區(qū)、生成輔助設(shè)施、后勤保障設(shè)施、地面交通設(shè)施及機(jī)場空域等組成。5.3.1 5.3.1 機(jī)場概況機(jī)場概況5.3.2 5.3.2 機(jī)場的跑道方案機(jī)場的跑道方案機(jī)場跑道方案 一、跑道的分類與構(gòu)成一、跑道的分類與構(gòu)成跑道按其作用可分為：主要跑道、輔助跑道、起飛跑道等三種。 跑道的作用與構(gòu)成包括：跑道道肩、停止道、跑道端的安全區(qū) 、凈空道 、滑行道等5.3.2 5.3.2 機(jī)場的跑道方案機(jī)場的跑道方案二、機(jī)場跑道長度的限制條件二、機(jī)場跑道長度的限制條件5.3.2 5.3.2 機(jī)場的跑道方案機(jī)場的跑道方案三、機(jī)

11、坪與機(jī)場凈空區(qū)三、機(jī)坪與機(jī)場凈空區(qū)機(jī)坪：等待坪和掉頭坪機(jī)場凈空區(qū)：指飛機(jī)起飛著陸涉及的范圍，沿著機(jī)場周圍要有一個沒有影響飛行安全的障礙物的區(qū)域。國際民航組織對機(jī)場的凈空區(qū)專門的要求如下圖所示：5.3.2 5.3.2 機(jī)場的跑道方案機(jī)場的跑道方案機(jī)場凈空區(qū)要求 5.3.2 5.3.2 機(jī)場的跑道方案機(jī)場的跑道方案5.3.3 航站區(qū)布局航站區(qū)主要有航站樓、站坪及停車場所等組成。上海浦東國際機(jī)場 一、航站樓一、航站樓 1、布局：平面布局和豎向布局2、主要型式：線型、廊道型(上海浦東國際機(jī)場)、衛(wèi)星型(原北京國際機(jī)場)、轉(zhuǎn)運(yùn)型二、站坪、機(jī)場停車場二、站坪、機(jī)場停車場5.3.3 航站區(qū)布局5.3.4 5

12、.3.4 機(jī)場維護(hù)區(qū)及環(huán)境機(jī)場維護(hù)區(qū)及環(huán)境一、機(jī)場維護(hù)區(qū)一、機(jī)場維護(hù)區(qū) 機(jī)場維護(hù)區(qū)是飛機(jī)維修，供油設(shè)施、空中交通管制設(shè)施、安全保衛(wèi)設(shè)施、救援和消防設(shè)施、行政辦公區(qū)等設(shè)置的地方。 二、機(jī)場環(huán)境問題二、機(jī)場環(huán)境問題 1、機(jī)場周圍環(huán)境：聲環(huán)境 、空氣環(huán)境 、水環(huán)境 2、機(jī)場營運(yùn)環(huán)境：凈空環(huán)境 、電磁環(huán)境、預(yù)防鳥擊飛機(jī)3、機(jī)場內(nèi)部環(huán)境：機(jī)場的內(nèi)部環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)是聲環(huán)境 ， 機(jī)場建筑物要進(jìn)行合理的聲學(xué)設(shè)計(jì) 。5.3.4 5.3.4 機(jī)場維護(hù)區(qū)及環(huán)境機(jī)場維護(hù)區(qū)及環(huán)境5.4 5.4 隧道工程隧道工程 世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展合作組織（OECD）對隧道所下的定義為：以某種用途，在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸，修筑的斷面

13、積大于2m2的洞室。隧道的種類很多，按用途分,有鐵路隧道、公路隧道、公鐵兩用隧道等；按斷面形狀分,有圓形隧道、拱形隧道、卵形隧道、矩形隧道等；按位置分，有傍山隧道、越嶺隧道、水底隧道和地下隧道等；按襯砌結(jié)構(gòu)分，有之墻式襯砌隧洞、曲墻式襯砌隧道、曲邊墻叫仰拱襯砌隧道等；按隧道內(nèi)鐵路線路數(shù)分，有單線隧道、雙線隧道和多線隧道等。隧道結(jié)構(gòu)：隧道結(jié)構(gòu)：洞身：隧道結(jié)構(gòu)的主體部分。襯砌：承受地層壓力，維持巖體穩(wěn)定，阻止坑道周圍地層變形的永久性支撐物。它由拱圈、邊墻、托梁和仰拱組成。 洞門位于隧道出入口處，用來保護(hù)洞口土體和邊坡穩(wěn)定，排除仰坡流下的水。它由端墻、翼墻及端墻背部的排水系統(tǒng)所組成。 5.4 5.4

14、 隧道工程隧道工程 英吉利海峽隧道視頻英吉利海峽隧道視頻5.4.1 5.4.1 公路隧道公路隧道 一、公路隧道線路一、公路隧道線路公路隧道的各種主要斷面形狀 公路建筑限界 公路隧道橫斷面凈空 5.4.1 5.4.1 公路隧道公路隧道 二、公路隧道通風(fēng)二、公路隧道通風(fēng)公路隧道空氣污染造成危害的主要原因是一氧化碳。通風(fēng)方式的種類：混合式橫向式半橫向式豎井式風(fēng)道式和噴嘴式射流式縱向式機(jī)械通風(fēng)自然通風(fēng)通風(fēng)方式5.4.1 5.4.1 公路隧道公路隧道 三、公路隧道施工三、公路隧道施工 施工的主要程序:5.4.1 5.4.1 公路隧道公路隧道 施工方法：施工方法：新奧法(NATM):新奧法的概念是奧地利學(xué)

15、者拉布西維茲教授于1948年提出的，它是以既有隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法。挪威法（NMT）：是20世紀(jì)90年代在西北歐隧道工程中發(fā)展起來的一種新方法，該法根據(jù)隧道質(zhì)量指標(biāo)Q值進(jìn)行圍巖分類并選定支護(hù)，是對新奧法的完善、補(bǔ)充和發(fā)展。5.4.1 5.4.1 公路隧道公路隧道 5.4.2 5.4.2 鐵路隧道鐵路隧道 一、地鐵車站的站臺型式一、地鐵車站的站臺型式：島式站臺、側(cè)式站臺和島側(cè)混合式站臺。二、地鐵隧道施工二、地鐵隧道施工地下鐵道的施工方法概括起來有兩大施工方式：明挖法和暗挖法。明挖法(基坑法)：從地面向下開挖，并在欲建地下鐵道

16、結(jié)構(gòu)的位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)的修建，然后在結(jié)構(gòu)上部回填土及恢復(fù)路面。5.4.2 5.4.2 鐵路隧道鐵路隧道 暗挖法暗挖法主要方法：盾構(gòu)法、注漿法、沉管法和頂管法盾構(gòu)施工法的示意圖 5.4.2 5.4.2 鐵路隧道鐵路隧道 盾構(gòu)拼裝出洞的順序 5.4.2 5.4.2 鐵路隧道鐵路隧道 5.4.3 5.4.3 水底隧道水底隧道 在有大噸位船舶航行的水域，或穿越水域的鐵路運(yùn)量和輸密度很大，或在城市內(nèi)河流兩岸建筑物密集區(qū)，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可考慮修建水底隧道。水底隧道一般由岸邊敞口段，岸邊暗挖段和水底暗埋段三部分組成。5.4.3 5.4.3 水底隧道水底隧道 一、水底隧道埋置深度的影響因素一、水底隧道埋置深度的影響因素1、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 2、施工方法要求 3、抗浮穩(wěn)定的需要 4、防護(hù)要求 二、水底隧道的斷面形式二、水底隧道的斷面形式 圓形斷面、拱形斷面、矩形斷面5.4.3 5.4.3 水底隧道水底隧道 三、隧道防水三、隧道防水1、防水混凝土2、壁后回填3、圍巖注漿4、雙層襯砌5.4.3 5.4.3 水底隧道水底隧道 四、世界著名的隧道工程四、世界著名的隧道工程日本青函海底隧道世界上最長的隧道5.4.3 5.4.3 水底隧道水底隧道 英吉利海峽隧道5.4.3 5.4.3 水底隧道水底隧道 仙尼斯隧道：連接法國、意大利兩國，長12900米，雙線，建于18571871年。圣哥達(dá)隧道：位于瑞士境內(nèi)