課件-鐵道工程0緒論

鐵道工程課程性質(zhì)本課程是土木工程（非鐵道工程方向）的一門主干專業(yè)課程，在培養(yǎng)計(jì)劃中列為專業(yè)選修課。課程目的通過學(xué)習(xí)該課程，使學(xué)生牢固掌握鐵道工程專業(yè)知識(shí)，掌握線路、軌道和路基的基本理論計(jì)算和設(shè)計(jì)方法，了解現(xiàn)代化鐵路的發(fā)展方向和高速重載鐵路的基本知識(shí)，以培養(yǎng)學(xué)生具備從事鐵道工程理論分析、線路與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程施工的能力。鐵道工程課程內(nèi)容本課程包含軌道工程、路基工程和選線設(shè)計(jì)三個(gè)部分的內(nèi)容。教學(xué)計(jì)劃依據(jù)本課程的教學(xué)計(jì)劃安排，課堂主要講授軌道結(jié)構(gòu)與軌道工程施工技術(shù),掌握軌道結(jié)構(gòu)知識(shí)、軌道靜力計(jì)算、軌道技術(shù)和軌道施工技術(shù)等。碩博階段：軌道動(dòng)力分析、軌道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、軌道病害分析、軌道試驗(yàn)開展、軌道結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與軌道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究等。鐵道工程成績(jī)?cè)u(píng)定與上課要求開卷考試，占70%；平時(shí)30分，以隨堂作業(yè)和隨機(jī)點(diǎn)名提問形式考查；遵守課堂紀(jì)律。與參考書：鐵道工程，易思蓉，中國(guó)鐵道，2015年緒論1概述鐵路屬于軌道交通體系。傳統(tǒng)意義的鐵路是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為輪軌作用力，使車體移動(dòng)，達(dá)到

貨物和旅客的目的。鐵路是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。通常將其分為站前系統(tǒng)和站后系統(tǒng)。站前系統(tǒng)通常指鋼軌面以下部分，包括路基、橋梁、隧道、軌道及交通和排水系統(tǒng)。站后系統(tǒng)包括站房、通信信號(hào)、給水、電力系統(tǒng)和電氣化系統(tǒng)（電力牽引鐵路）。世界鐵路在向高速、重載和多式

發(fā)展。有別于輪軌體系的磁懸浮列車的試驗(yàn)，也已取得進(jìn)展。2世界鐵路由來與發(fā)展鐵路的“Rail”單詞最初的意思是木欄桿、木柵欄。英國(guó)人畢奧莫特（Beaumout）于1630年將木頭鋪在地上，使從礦山

煤的車輛易于通行，車輛的動(dòng)力是人力或馬這樣的畜力，這樣的路在當(dāng)時(shí)就稱為

“Rail”，今天的意思就是鐵路。2世界鐵路由來與發(fā)展軌道的馬車運(yùn)礦在土基上行走加長(zhǎng)木墊，1605年在長(zhǎng)木墊上加鐵板在鐵墊上設(shè)輪緣車輪及長(zhǎng)木枕用鐵制，18世紀(jì)中鐵軌設(shè)為工字型發(fā)展為軌道2世界鐵路由來與發(fā)展鐵路的蒸汽機(jī)車的出現(xiàn)1830年第一條鐵路在英國(guó)出現(xiàn)因軸重加大，鐵軌下再設(shè)木墊木枕置入石碴中，傳統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)形成鐵軌間距為馬車輪距4英尺8.5寸1937年形成標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵軌發(fā)展為鋼軌，1865年2世界鐵路由來與發(fā)展隨著鐵軌與蒸汽機(jī)兩種主要設(shè)備的發(fā)明及人們將兩者配合運(yùn)用，世界鐵路史的第一頁(yè)便被揭開。鐵路的故鄉(xiāng)：英國(guó)，世界上第一條行駛蒸汽機(jī)車的

性公用設(shè)施，英國(guó)斯托克頓——達(dá)靈頓的鐵路正式通車。在盛況空前的通車典禮上，由機(jī)車、煤水車、32輛貨車和1輛客車組成的載重量約90噸的“旅行”號(hào)列車，由設(shè)計(jì)者斯蒂芬森親自駕駛，上午9點(diǎn)從伊庫(kù)拉因車站出發(fā)，下午3點(diǎn)47分到達(dá)斯托克頓，共運(yùn)行了31.8公里。2世界鐵路由來與發(fā)展鐵路里程最多的國(guó)家：鐵路營(yíng)業(yè)里程居世界第一位，現(xiàn)有本國(guó)鐵路260423公里，其中一級(jí)鐵路為212742公里，軌道延長(zhǎng)里程為354813公里，另外還有擁有使用權(quán)，非本國(guó)在國(guó)內(nèi)修建的鐵路

23112公里。鐵路網(wǎng)由6條橫貫東西、十多條連絡(luò)南北和十多條由東北向西南的主要干線以及大量的支線和地方線所組成。2世界鐵路由來與發(fā)展部分國(guó)家修建第一條鐵路的時(shí)間表序號(hào)國(guó)家修建時(shí)間序號(hào)國(guó)家修建時(shí)間1英國(guó)意大利法國(guó)西班牙比利時(shí)秘魯?shù)聡?guó)澳大利亞南非奧地利荷蘭183918中國(guó)18762世界鐵路由來與發(fā)展未含城市軌道交通系統(tǒng)）。美洲,

36.80%歐洲,

34.20%亞洲,

17.50%7.50%目前世界上鐵路總長(zhǎng)及各洲的分布目前，全世界140個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有鐵路約120余萬公里（非洲,大洋洲,4.00%3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃第一條營(yíng)業(yè)鐵這條鐵路是海吳淞鐵路主義分子用

，

修建的，通車后16個(gè)月就拆除了。軌距為0．762米的窄軌鐵路，采用每米重13公斤的鋼軌，列車速度為每小時(shí)24~32公里。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃第一條自辦鐵路：唐胥鐵路動(dòng)工興建，開平礦務(wù)局總工程師、英國(guó)人薄內(nèi)的夫人在唐山釘下了第1枚道釘，11月工程告竣。唐胥鐵路全長(zhǎng)9公里，軌距為1.435米，每米軌重15公斤，共耗銀11萬兩。由于這段鐵路用騾馬牽引貨車，所以被世人稱為“馬車鐵路”。該軌距成為我國(guó)鐵路的標(biāo)準(zhǔn)軌距（1435mm）。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃前的中國(guó)鐵路自1876年吳淞鐵路的興建，到

成立前，中國(guó)大陸僅有鐵路21800多公里（ 省未計(jì)入）。在這69

，平均每年興建鐵路320KM,發(fā)展速度非常緩慢。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃?第一條鐵路：成渝鐵路，在

舉行了成渝鐵路開工典禮；1952年7月1日，成渝鐵路建成通車。

蒞臨致詞，賀龍親手將一面繡有“開路先鋒”的錦旗授予筑路大軍。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃第一條鐵路：成渝鐵路

成渝鐵路西起

，東抵重慶，全長(zhǎng)505公里。解放前，清

和民國(guó)

用了40年時(shí)間，只完成工程量的14%。地調(diào)動(dòng)了西南鐵路路工人和工程技術(shù)，10萬筑路大，鋼釬、大錘、的誕生極大廣大筑的積極性燈籠火把照明鎬開鑿。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃第一條電氣化鐵路：寶成鐵路寶成鐵路北起陜西省寶雞，南行達(dá)省，與成渝、成昆兩線銜接，全長(zhǎng)669公里。是第一條工程艱巨的鐵路，這條鐵路的建成，改變了“蜀道難”的局面，為發(fā)展西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)創(chuàng)造了重要條件。整個(gè)寶成鐵路工程打穿上百座大山，填平數(shù)以百計(jì)的深谷，單填土石方就有6000萬立方米，按高寬各1米算，可繞地球赤道一周半以上。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃第一條電氣化鐵路：寶成鐵路為了克服地勢(shì)高差，過楊家灣站后就以3個(gè)馬蹄形和1個(gè)螺旋形（“8”字形）的迂回展線上升，線路層疊3層，高度相差達(dá)817米，即為著名的

山展線，所以在

山站就可以看到三層鐵路

的場(chǎng)面?；疖嚿掀聲r(shí)需要三輛電力機(jī)車前拉后推方可駛上秦嶺站，下坡時(shí)一路剎車，火花四起，蔚為壯觀。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃蜀道不再難：成昆鐵路成昆鐵路是西南地區(qū)乃至我國(guó)重要的鐵路干線，北起

省

市，南至云南省

市，線路全長(zhǎng)1096km。于1958年7月開工建設(shè)，

1964年復(fù)工建設(shè)，

竣工通車。沿線三分之二崇山峻嶺、奇峰聳立、深澗密布、溝壑

、地勢(shì)陡峭、地質(zhì)狀況復(fù)雜，創(chuàng)造了世界鐵路建筑史上的

。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃蜀道不再難：成昆鐵路成昆鐵路與的阿

帶回的月球巖石、的第一顆人造地球，被并稱為“象征二十世紀(jì)人類征服自然的三大”。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃蜀道不再難：成昆鐵路鐵路沿線不良地質(zhì)現(xiàn)象不僅種類繁多，滑坡、危巖、落石、崩塌、巖堆、泥石流、山體錯(cuò)落、巖溶、巖爆、有害氣體、軟土、粉砂等等，而且數(shù)量很多，成昆鐵路沿線因其地形險(xiǎn)峻、地質(zhì)復(fù)雜被稱為“地質(zhì)博物館”。面對(duì)如此惡劣的地質(zhì)條件，外國(guó)

斷定為“筑路

”。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃蜀道不再難：成昆鐵路成昆鐵路建有許多座

最長(zhǎng)的單跨鋼橋，空腹石拱橋和橫穿大暗河的長(zhǎng)大隧道，建有許多空中車站，洞中車站，空心橋墩，板凳式橋墩，還有抗震能搖擺的柔性橋墩。過“白熊溝隧道”、過“老昌溝一線天橋”。大渡河畔老昌溝，是一條長(zhǎng)好幾里，深三百米的大裂痕，兩邊懸崖峭壁，高聳入云，溝里云飄霧繞，一天只能見兩個(gè)小時(shí)的

，從上向下望，黑

的深不見底，一線天奇觀從下望上望，只見

一線，所以俗稱“一線天”。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃蜀道不再難：成昆鐵路榮獲國(guó)家頒發(fā)的“科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)”3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃新絲綢

（蘭新鐵路是中

民）：蘭新鐵路成立后修建的最長(zhǎng)的鐵路干線，是構(gòu)成中國(guó)西北地區(qū)鐵路網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。2006年8月23日實(shí)現(xiàn)全線復(fù)線運(yùn)營(yíng)，全線電氣化改造工程已于2012年12月31日完工并已投入使用。2014年蘭新鐵路第二雙線（蘭新快鐵）建成后，老蘭新鐵路繼續(xù)使用，極大提升

物流水平，繼續(xù)深化

作為中國(guó)向西開放橋頭堡的作用，為“

”形成和發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃新絲綢（ ）：蘭新鐵路蘭新鐵路所經(jīng)過“百里風(fēng)區(qū)”、“三十里風(fēng)口”，施工和極為

。距蘭州西站35公里的河口大橋，自己設(shè)計(jì)和施工的第一座大橋；烏鞘嶺地區(qū)橋梁隧道比較集中，后溝至達(dá)坂城間有天山隧道群，還有通過大風(fēng)區(qū)的路基工程等，都是修建蘭新線的關(guān)鍵工程。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃第一條重載單元鐵路：大秦鐵路大秦鐵路自山西省大同市至河北省秦皇島市，縱貫山西、河北、、 ，全長(zhǎng)653千米，

西煤東運(yùn)的主要通道之一。大秦鐵路 新建的第一條雙線電氣化重載運(yùn)煤專線，1992年底全線通車，2002年運(yùn)量達(dá)到1億噸設(shè)計(jì)能力。兩個(gè)顯著特點(diǎn)：它瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)水平，選擇重載（開行萬噸列車）、單元列車（品種單一不混裝，循環(huán)

不

）的方式，占領(lǐng)制高點(diǎn)，一舉達(dá)到80年代現(xiàn)代化先進(jìn)水平。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃第一條重載單元鐵路：大秦鐵路，大秦鐵路提前完成年運(yùn)量4億噸的目標(biāo)，為原設(shè)計(jì)能力的4倍。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃縱貫大陸第三路：京九鐵路京九線始于樞紐南端的黃村車站，向南經(jīng)河北省的霸州、衡水，山東省的聊城、菏澤，省的商丘、潢川，省的麻城，江西省的九江、南昌、向塘、吉安、贛州，省的和平、惠州，與廣九鐵路布吉站相接，直達(dá)九龍，全長(zhǎng)約2360公里。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃，大西南的希望 ：南昆鐵路南昆鐵路是在艱險(xiǎn)山區(qū)修建的一條長(zhǎng)大干線。鐵路從北部灣海濱爬上云貴高原，相對(duì)高差達(dá)2010米，實(shí)屬罕見，其中因江河還有八次大的起伏。全線修建橋梁

447座，隧道258座，工程艱巨復(fù)雜。南昆鐵路被稱為“國(guó)家最大的

項(xiàng)目”，是溝通西南與華南沿海的一條重要通道，也是云、貴、川出海的最佳捷徑。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃大西南的希望 ：南昆鐵路3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃第一條高速鐵路：京津城際鐵路京津城際鐵路又稱京津城際軌道交通，是連接

市和

市的城際客運(yùn)專線。該線設(shè)計(jì)時(shí)速為350公里，

大陸第一條滿足中國(guó)高速鐵路定義的高速鐵路。投入運(yùn)營(yíng)，全程直達(dá)運(yùn)行時(shí)間為30分鐘。試驗(yàn)最高時(shí)速394.3公里

，正式最高運(yùn)營(yíng)時(shí)速為350公里，商業(yè)運(yùn)行速度約330公里/小時(shí)，運(yùn)行時(shí)間約為33分鐘，平均運(yùn)行速度為240公里/小時(shí)。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃世界 拔最高的鐵路：青藏鐵路青藏鐵路東起青海西寧，南至，全長(zhǎng)1956千米，被譽(yù)為“天路”，是實(shí)施西部大開發(fā)

的標(biāo)新世紀(jì)四大工程，青藏鐵路正志性工程，之一。式通車運(yùn)營(yíng)。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃世界 拔最高的鐵路：青藏鐵路青藏鐵路西寧至格爾木段814千米已于1979年鋪通，1984年投入運(yùn)營(yíng)。青藏鐵路格拉段東起青海格爾木，西至全長(zhǎng)1142千米，其中新建線路1110千米，于市，正式開工。途經(jīng)納赤臺(tái)、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山，再經(jīng) 安多、那曲、當(dāng)雄、羊八井到 。其中海拔4000米以上的路段960千米，多年凍土地段550千米，翻越唐古拉山的鐵路最高點(diǎn)海拔5072米，是世界 拔最高、在凍土上路程最長(zhǎng)、克服了世界級(jí) 的高原鐵路。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃世界 拔最高的鐵路：青藏鐵路們稱為：團(tuán)結(jié)路、路和天路。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃當(dāng)前鐵路發(fā)展方向：高速鐵路（TGV）型“V150”列車的行駛試驗(yàn)，時(shí)速達(dá)到574.8公里。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃當(dāng)前鐵路發(fā)展方向：高速鐵路亞洲：

、韓國(guó)、中國(guó)3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃當(dāng)前鐵路發(fā)展方向：高速鐵路歐洲：法、德、意、西、瑞中國(guó)高速鐵路世界

：路網(wǎng)里程最長(zhǎng)，9368公里；在建成規(guī)模最大，近萬公里；運(yùn)營(yíng)速度最高，300km/h軌道技術(shù)要求：高平順性3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃當(dāng)前鐵路發(fā)展方向：重載鐵路美、加、澳、俄、中重載鐵路世界記錄：最大軸重40t，

；最長(zhǎng)列車，7公里，10萬噸，澳大利亞；最大年運(yùn)量，4億噸，中國(guó)大秦線，相當(dāng)于4條京廣鐵路軌道技術(shù)要求：高強(qiáng)度3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃當(dāng)前鐵路發(fā)展方向：既有線提速我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程占世界6%，完成的工作量占25%；從1997年4月到2004年4月，連續(xù)5次大提速，列車時(shí)速?gòu)?0～70公里到120公里、140公里、160公里；，我國(guó)鐵路實(shí)施第6次大提速。中國(guó)既有線提速是世界楷模，最高速度200km/h；列車牽引重量5000t，按1994年標(biāo)準(zhǔn)為重載鐵路，現(xiàn)修改標(biāo)準(zhǔn)；歐洲、亞洲鐵路均在學(xué)習(xí)。軌道技術(shù)要求：易維修性3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃當(dāng)前鐵路發(fā)展方向：既有線提速第6次大提速的特點(diǎn)：列車新：首次開行“和諧號(hào)”動(dòng)車組；速度快：旅客最高200km/h，部分區(qū)段250km/h，貨物最高120km/h；密度大：客車間隔5分，貨物間隔6分；范圍廣：120km/h及以上2.2萬公里，200km/h及以上6000公里；效率高：客貨 能力分別提高18%和12%。3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃當(dāng)前鐵路發(fā)展方向：城軌交通地鐵、輕軌、有軌電車、單軌、磁懸浮等。軌道技術(shù)要求：減振性3中國(guó)鐵路建設(shè)與規(guī)劃軌道技術(shù)的發(fā)展提速、高速、重載、地鐵需要發(fā)展鐵路軌道新技術(shù)。高速道岔無砟軌道無縫線路新型扣件軌道軌道施工鐵路建設(shè)期，急需懂得鐵路軌道新技術(shù)的管理和技術(shù)人才！4

軌道作用與工作特點(diǎn)軌道是提高道路承載能力需求的產(chǎn)物木軌道鑄鐵軌軌道木枕有砟軌道混凝土枕有砟軌道4

軌道作用與工作特點(diǎn)軌道的作用總作用：行車的基礎(chǔ)導(dǎo)向：引導(dǎo)機(jī)車車輛平穩(wěn)安全運(yùn)行承力：直接承受由車輪傳來的荷載傳力：把荷載傳布給路基或橋隧建筑物4

軌道作用與工作特點(diǎn)軌道的作用車輪/鋼軌鋼軌/墊板墊板/軌枕軌枕/道床道床/路基4

軌道作用與工作特點(diǎn)軌道的工作特點(diǎn)結(jié)構(gòu)的組合性和散體性：多種材料部件組成且為松散配合、道床為散粒體道砟、縱向組成長(zhǎng)大工程結(jié)構(gòu)物。維修的經(jīng)常性和周期性：道床不斷沉降、部件不斷損傷、定期更換軌道部件。荷載的重復(fù)性和隨機(jī)性：每個(gè)車輪均對(duì)軌道施加作用力、每個(gè)車輪對(duì)軌道作用力不同、每個(gè)車輪在軌道不同部位作用力不同。5

軌道與運(yùn)營(yíng)條件關(guān)系運(yùn)營(yíng)條件速度：設(shè)計(jì)速度、運(yùn)行速度、旅行速度…，單位km/h線路設(shè)計(jì)速度：80、120、160、200、250、350動(dòng)荷載影響因素軸重:靜軸重（與靜輪重相對(duì)）、動(dòng)輪重，單位t或kN線路設(shè)