交通土建工程课件.ppt

1、第五章 交通土建工程,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,引言,交通运输是国民经济的大动脉，是一个国家社会和经济发展的战略基础。我国幅员辽阔，物产丰富，人口众多。在加快国民经济发展，特别是在中西部开发建设的战略要求下，为了切实提高人民群众的物质文化生活水平，增强综合国力和巩固国防，必须建立四通八达的完善的交通运输体系。,引言,一个完整的交通运输体系是由铁路、道路、水运、航空和管道五种运输方式构成的大系统，共同承担着客、货的集散与交流。它们在技术与经济上各具特点，根据不同自然地理条件和运输功能发挥各自优势，相互分工、联系和合作，取长补短协调发展，形

2、成综合的运输能力。,引言,铁路运输能力大，速度较快，运输成本和能耗都较低，通用性能好，受自然条件的影响也比较小，宜于承担中长距离货运和大宗物资的运输，但是铁路建设投资大，建设周期较长；航空运输在快速运送旅客，运输紧急物资方面显示出优越性，宜于承担大中城市间长距离客运以及边远地区高档和急需物资的运输，但运输成本高，能耗大;管道运输用于原油、成品油和煤炭(加水或添加剂)的运输;水路则以其低廉的运价显示其明显的经济效益;,引言,在综合运输体系中，道路运输可承担其他运输形式和客货集散与联系，承担铁路、水运、空运固线外的延伸运输任务，可以深入到城镇、乡村、山区、港口和机场等的各个角落，能独立实现“门到门

3、”的直达运输。 总体说起来，近些年来，我国各种运输方式的组成结构也经历着发达国家相似的变化过程，铁路运输的比重逐年下降，公路运输的比重逐年上升，航空旅客运输量迅速增长，但目前铁路运输仍占主导地位，这主要是由我国目前的基本国情所决定的。,5.1 道路工程,道路的主要功能是作为城市与城市、城市与乡村、乡村与乡村之间的联络通道。中国是文明古国，道路运输的发展先于世界各国。道路的名称源于周朝，道路原为“导路”，以后称为“驰道”、“驿道”、“大道”。清朝时将京都通往各省会的道路称为“官路”，省会之间的道路称为“大路”，市区街道称为“马路”。20世纪初，汽车出现以后则称为“公路”。,5.1 道路工程,道路

4、的修筑促进了人类的进步，而人类进步又促进了道路的建设。公元前3000年出现了轮车，从而对道路提出了平整不沉陷的要求。现代道路的修筑始自18世纪的法国和英国，当时对道路已有排水良好、有密实的路基以承受必要的荷载要求。汽车的出现，使得车辆速度猛增，路面荷载要求不断增长，则对道路又提出更高的要求。,5.1 道路工程,道路是一种带状的三维空间人工构造物，它包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等工程实体。在现代，人们又常常把公路指为乡村地区的交通道路，是同城市中的街道相对而言的。把道路指为乡村地区使用较少、交通量不大、不太重要的交通道。这里，道路是对所有各种公路或干线的统称。道路的设计一般从几何和结构两大方

5、面进行研究。在道路的结构设计上一般要求用最小的投资，使得道路在自然力及车辆荷载的共同作用下，在使用期限内保持良好状态，满足使用要求。,5.1 道路工程,道路工程发展简况 上古（多指商周秦汉时期）时代 黄帝拓土开疆，统一中华，发明舟车，开始了我国的道路交通。 周朝道路发达。有“周道如砥，其直如矢”之说。 秦始皇重视交通，以“车同轨”与“书同文”列为一统天下之大政。修筑于公元前212年的秦直道，自陕西淳化县甘泉宫遗址至包头市西九原，全长900km，平均宽度60m，被誉为“古代高速公路”。 在欧亚有古波斯大道、欧洲琥珀大道、罗马阿庇乌大道，享誉至今已有数千年历史。横贯亚洲的丝绸之路（东起长安，西至地

6、中海）延续两千余年，对东西文化交流起到巨大影响。,5.1 道路工程,道路工程发展简况我国近代道路建设起步较晚。1912年才修筑第一条汽车公路（湖南长沙湘潭，全长50km）1941年完成的滇缅公路155km，是我国最早建造的沥青表面处治路面的公路。新中国建立前，全国通车公路里程不过7.5万公里。从统计数字看，到2004年，总里程达185.6万公里；到2004年底，我国高速公路通车里程已超过3.4万公里，继续保持世界第二。,5.1 道路工程,5.1.1 道路工程的基本体系组成道路工程的基本体系由道路的类型、组成内容及研究范围三个方面组成，其内容如图所示。,5.1 道路工程,5.1.1 道路工程的基

7、本体系组成,公路,城市道路,5.1.1 道路工程的基本体系组成,5.1.1 道路工程的基本体系组成,1 公路的分类当前我国的公路等级按照其使用任务、功能和适应的交通量分为如上图所示五个等级。 1.高速公路为专供汽车分向、分车道行驶，全部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25,000-100,000辆；一级公路为专供汽车分向、分车道行驶的公路，设计年限平均昼夜交通量为15,000-30,000辆；二级公路一般能适应年限平均昼夜交通量为3,000-7,500辆；三级公路为1,000-4,000辆；四级公路一般为双车道1,500辆以下，单车道200辆以下。

8、,5.1.1 道路工程的基本体系组成,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来分类为:国道、省道、县道、乡(镇)道及专用公路等几种。公路的技术标准是根据理论和总结公路建设的经验以及国家政策而拟定的，是国家的法定技术要求，它反映了一个国家公路建设的技术方针和生活水平。一般为“几何标准”、“载重标准”和“净空标准”等，在公路设计时必须严格遵守。“几何标准”或称“线形标准”主要是确定路线线形几何尺寸的技术标准。“载重标准”是用于道路的结构设计，它的主要依据是汽车的载重标准等级“净空标准”是根据不同汽车确定的外轮廓尺寸和轴距，来确定道路的尺寸。,5.1.1 道路工程的基本体系

9、组成,2 城市道路的分类城市道路是城市总体规划的主要组成部分。按照道路在道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能，我国CTJ 371990城市道路设计规范将城市道路分为四类。 (1)快速道(2)主干道(3)次干道(4)支路另外城市道路还分为居住区道路、风景区道路和自行车专用道等。,5.1.1 道路工程的基本体系组成,2 城市道路的分类(1)快速道。双向行车道、中央设有分车带、进出口一般全控制或部分控制，为城市大量、长距离、快速交通服务。快速路要有平顺的线形，与一般道路分开，使汽车交通安全、通畅和舒适。如北京的三环路和四环路、上海的外环线等。一般交叉路口也建有立体交叉，有时还全封闭，中

10、央有隔离带。 (2)主干道。连接城市主要分区的干路，以交通功能为主，一般为三幅或四幅路。主干路线形应顺捷，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路。如上海的内环高架路，已形成“申”字形的平面线形，是实现连接城市各区和主要部分的交通干路。,5.1.1 道路工程的基本体系组成,2 城市道路的分类(3)次干道。与主干道组成道路网，起集散交通之用，兼有服务功能。一般情况下，快慢车混合使用。(4)支路。为次干路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。道路两侧有时还建有商业性建筑等。另外城市道路还分为居住区道路、风景区道路和自行车专用道等。

11、,5.1.1 道路工程的基本体系组成,2 城市道路的分类城市道路的设计年限规定为：快速道与主干道为20年;次干道为15年;支路为1015年。道路上的通行能力，是指一条道路在单位时间内，道路与交通正常条件下，保持一定速度安全行驶时，可通过的车辆数。它是一条道路规划和设计的依据，也是检验一条道路是否充分发挥了作用和是否发生阻塞的理论依据。一般地，影响通行能力的主要因素有道路、交通条件、汽车性能、气候环境条件等。因此在道路设计时，必须综合上述因素来考虑道路的实际通行能力。,5.1.2 公路建设,一、公路的线形组成（几何组成）公路基于自然条件或地形的限制，在平面上有转折、纵面上有起伏。在转折点两侧相邻

12、直线处，为了满足车辆行驶顺适、安全和速度的要求，必须用一定半径的曲线连接，可见路线在平面和纵面上均由直线和曲线组成。公路选线工作一般包括从路线方案选择、路线布局，到具体定出线位的全过程。一条路线的起点及中间必须经过的地点，通常是公路网所规定或决策机关根据需要指定的，这些指定的点成为“据点”，把据点连成线，就是路线的总方向或称大方向。两个据点之间有许多种不同的走法，而每一种走法就是一个大的路线方案。,5.1.2 公路建设,一、公路的线形组成（几何组成）路线方案是路线设计最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系公路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响到路线在公路网中是否能起到应有的作用，是否满

13、足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。,5.1.2 公路建设,(1)在选线时必须考虑以下主要因素：路线在政治、经济、国防上的意义，国家和地方建设对路线使用的任务、性质的要求，国防、支农、综合利用等重要方针的体现。路线在铁路、公路、航道等交通网系中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响，路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、主要材料用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。其他如沿线历史史迹、历史文物、风景区的联系等。,5.1.2 公路建设,二、道路的基本组成线路、路基、路

14、面 1.线路 （1）概念：由于道路在平面上有转折，在纵面上有起伏，所以线路在纵横剖面上都由直线段和曲线段组成。 （2）平面线形是指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,二、道路的基本组成线路、路基、路面 （3）三种线段的技术要求（对3种线段的限制）直线段不宜过长。否则引起驾驶员麻痹、疲劳，美国要求小于3min的行程。圆曲线段半径R不宜过小否则引起汽车向外滑移或倾覆。缓和曲线长度也不能过小，应使汽车行驶所受离心力平稳过渡。,5.1.2 公路建设,二、道路的基本组成线路、路基、路面,（4）线路纵断面 线路纵断面反映了线路的起伏和设计线路的坡度。它由直线

15、（坡度线上坡、下坡）和曲线（竖曲线，有凸和凹形）。同样对线路纵向坡度和曲率也要符合公路规范提出的要求。,5.1.2 公路建设,5.1.2 公路建设,二、道路的基本组成线路、路基、路面,（5）道路交叉口 1）概念 道路与道路、道路与铁路的相交处。 2）类型,平面交叉口,简单交叉口,拓宽路面式,环行交叉口,分离式,互通式,立体交叉口,5.1.2 公路建设,5.1.2 公路建设,2、路基 （1）概念；道路路面下的基础部分。路基是行车部分的基础，它由土、石按照一定尺寸、结构要求建筑成带状土工结构物、路基必须具有一定的力学强度和稳定性，又要经济合理，以保证行车部分的稳定性和防止自然破坏力的损害。 （2）

16、路基的三项技术要求足够的承载力和刚度。即不应发生过大的沉陷。足够的整体稳定性，即不致产生路基的整体滑坍。足够的水温稳定性，即在地面水、地下水或冰冻时不致显著地降低承载力。,5.1.2 公路建设,（3）路基的三种形式自然地面起伏不平，为了使路面平顺，有时需填土，有时需挖土，出现了以下三种形式：路堤、路堑和填挖结合式。路堤有一般路堤、软土路堤、沿河路堤、护脚路堤等；路堑是开挖地面而成的路基，两旁设排水边沟，基本路堑形式有全挖式、台口式各半山洞式；填挖部分路基是路堤和路堑的结合形式,5.1.2 公路建设,3、路面1.概念：公路路面是用各种坚硬材料分层铺筑而成的路基顶面的结构物，以供汽车安全、迅速和舒

17、适地行驶。因此路面必须具有足够的力学强度和良好的稳定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。路面一般按其力学性质分为柔性路面和刚性路面和半刚性三大类。路面的常用材料有沥青、水泥、碎石、粘土、砂、石灰及其它工业废料等。,5.1.2 公路建设,（2）分类 1）按荷载作用下路面的工作特征； 柔性路面： 如沥青砼路面、沥青贯入式碎（砾）石路面、泥（水泥）结碎石 路面等 刚性路面：如砼路面。 半刚性路面：如用石灰或水泥稳定土或石灰炉渣等材料建成的路面。 2）按路面的质量级别： 高级：如混凝土路面、沥青混凝土路面。 次高级：如沥青贯入式碎（砾）石路面 中级：如石灰、沥青、水泥稳定土路面。 低级：如粒料加固土路面

18、。,二、公路的结构建设,路堤示意图,5.1.2 公路建设,5.1.2 公路建设,（）路面结构面层：要保证结构强度、刚度、不透水性、温度稳定性、平整度、粗糙度和耐磨性。联结层：作用是为加强面层与基层的联结，提高面层的抗疲劳能力。基层：一般用碎（砾）石灰土或工业废渣修筑。底基层：重要道路和高速公路多采用。垫层：在路基排水不良或有冻涨翻浆的路段设置。,路面结构图,低、中级路面 高级路面,5.1.2 公路建设,（4）路面的横断面构造 为保证路面排水，路面要做成一定坡度。,高速公路和一级公路的横断面,二、三级公路的横断面,5.1.2 公路建设,5.1.2 公路建设,5.1.3 高速公路,为了满足现代交通

19、工具的大流量、高速度、重型化、安全、舒适的要求,高速公路应运而生。,5.1.3 高速公路,近年来，许多国家已在主要城市和工业中心之间修建高速公路，形成了全国性的高速公路网。一些国家还将主要高速公路通向其他国家，称为国际交通干线。 改革开放以后，随着我国国民经济的迅猛发展，高速公路也得到迅速的发展。我国已建成的高速公路总里程已达世界第二位，仅次于美国。,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19

20、98年年均通车里程超过4000公里2004年底，中国高速公路通车里程已超过3.4万公里。 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，路基宽按照26m计算，则每公里占用土地约0.026k以上。但是从其经济效益与成本比较看，高速公路的经济效益还是很显著的。,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,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,5.1.3 高速公路,三

21、、高速公路沿线设施,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。如：安全设施一般包括标志(如警告、限制、指示等)、标线(文字或图形来指示行车的安全设施)、护栏(有刚性护栏、半刚性护栏、柔性护栏等)、隔离设施(是对高速公路进行隔离封闭的人工构造物的统称,如金属网、常青绿篱等)、照明及防眩设施(为保证夜间行车安全所设置的照明灯、车灯灯光防眩板等)、视线诱导设施(为保证司机视觉及心理上的安全感,所设置的全线设置轮廓标)等。,5.1.3 高速公路,四、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

22、问题,5.1.3 高速公路,5.1.3 高速公路,1、投资大、资金来源困难我国四车道高速公路平均造价超过120万元/km，比普通公路高出几倍甚至几十倍，尽管这些投资在道路投入营运后可以逐年收回，但结合我国国情，待建项目多而资金紧缺，应该统筹规划，分步实施。2、占地多 高速公路一般占地宽度2030m以上，六车道为5060 m以上车道为7080m以上，我国人口众多，可耕地面积少，耕地又逐年减少，必然出现农业用地与高速公路建设间的矛盾。,5.1.3 高速公路,3、与普通公路和地方交通贯通问题。由于高速公路的全封闭、全立交性，在达到长距离快速通达的运输服务的同时，必然给沿线交通造成一定困难，对行人生产

23、与生活带来不便，这被称为高速公路的“盲区”。优化好高速公路干线的交通与普通公路及地方道路的交通问题还有待于解决。4、密集型的管理问题。高速公路建设标准高，路面系统结构复杂，采用高科技现代通讯监控、监视系统，交通工程与服务设施数量多，技术性能复杂，加之道路处于全天候、大流量、高速度的负荷下，公路管理、围护工作既有技术性也有特殊性，如何打破普通公路的养护管理方式，对高速公路实行高效特管，已成为摆在我国面前的重要课题。5、环境保护问题。在高等级公路上集中高速行驶的车流所发生的噪声，排放的废气、废液、废物，将会给环境造成一定污染。虽然国外已有一些解决交通公害的措施，但问题还未完全解决。,5.2 铁路工

24、程,铁路运输的最大优点是运输能力大、安全可靠、速度较快、成本较低、对环境的污染较小，基本不受气象及气候的影响，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。,5.2 铁路工程,世界铁路的发展已有100多年的历史， 第一条完全用于客货运输而且有特定时间行驶列车的铁路，是1830年通车的英国利物浦与曼彻斯特铁路，这条铁路全长为35英里。此后，铁路主要依靠牵引动力的发展而发展。牵引机车从最初的蒸汽机车发展成内燃机车、电力机车。运行速度也随着牵引动力的发展而加快。 20世纪60年代开始出现了高速铁路，速度从120km/h提高到450km/h左右，以后又打破了传统的轮轨相互接触的粘着铁路，发

25、展了轮轨相互脱离的磁悬浮铁路。而后者的试验运行速度，已经达到500km/h以上。 一些发达国家和发展中国家的大城市已经把建设磁悬浮铁路列入计划。,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， 其中，1905 1908年杰出的爱国工程师詹天佑领导建设我国第一条自行设计、自行施工的京张铁路，全长201公里，长达1091m的“八达岭”隧道是其中一项著名工程。 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2005年底，全国铁路营业里程达到7.5万公里，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

26、铁路建设已逐步迈上国际先进水平。,5.2 铁路工程,城市轻轨与地下铁道已是各国发展城市公共交通的重要手段之一。自北京出现了我国第一条地下铁路以后，上海、天津、广州、南京等地已将发展地铁作为解决城市公共交通的重要措施之一。上海于2000年12月顺利建成了我国第一条轻轨铁路明珠线，它将我国的城市交通发展推向一个新的阶段。铁路工程涉及到选线设计和路基工程两大部分。 下面就以上两部分内容作一简单介绍，并将简述高速铁路、城市地铁与轻轨、磁悬浮铁路等方面的知识。,5.2.1 铁路选线设计与路基,一、铁路选线设计,铁路选线设计是整个铁路工程设计中一项关系全局的总体性工作。选线设计的主要工作内容有：(1)根据

27、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(即方向)，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。(2)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。,5.2.1 铁路选线设计与路基,一、铁路选线设计,(3)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。线路空间位置的设计是指线路平面与纵断面设计。铁路线路平面是指铁路中心线在水平面上的投影，它由直线段和曲线段组成。 铁路纵断

28、面是指铁路中心线在立面上的投影， 是由坡段及连接相邻坡段的竖曲线组成。而坡段的特征用坡段长度和坡度值表示。,5.2.1 铁路选线设计与路基,一、铁路选线设计,铁路定线就是在地形图上或地面上选定线路的走向，并确定线路的空间位置。通过定线，决定各有关设备与建筑物的分布和类型。这些设备与铁路工程的耗费直接有关，是一项综合工程。铁路定线的基本方法有套线、眼镜线和螺旋线等。铁路的定线受到自然条件的限制，下图显示了几种铁路定线例子。,5.2.1 铁路选线设计与路基,一、铁路选线设计,眼镜线,螺旋线,二、铁路路基设计,铁路路基是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。路基是一种土石结构，处于各

29、种地形地貌、地质、水文和气候环境中，有时还遭受各种灾害，如洪水、泥石流、崩塌、地震等。路基设计一般需要考虑如下问题：1、横断面2、路基稳定性,5.2.1 铁路选线设计与路基,1、横断面形式有：路堤、半路堤、路堑、半路堑、不填不挖等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强度和稳定，所设置的排水设施(如排水沟)、防护设施(如种草种树)与加固设施(如挡土墙、扶壁支挡结构)等。,5.2.1 铁路选线设计与路基,路堤,2、路基稳定性 路基受到列车动态作用及各种自然力影响可能会出现的道碴陷槽、翻浆冒泥和路基剪切滑动与挤起等现象，所以需要从以下的影响因

30、素去考虑：1）路基的平面位置和形状;2）轨道类型及其上的动态作用; 3）路基体所处的工程地质条件;4）各种自然营力的作用等。5）设计中心须对路基的稳定性进行验算。,5.2.1 铁路选线设计与路基,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。 日本、法国、德国英国等是当今世界高速铁路技术发展水平最高的几个国家。,5.2.2 高速铁路,归纳起来，当今世界上建设高速铁路有下列几种模式： 日本新干线模式：全部修建新线，旅客列车专用。 德国I

31、CE模式：全部修建新线，旅客列车及货物列车混用。 英国APT模式：既不修建新线，也不大量改造旧线，主要采用由摆式车体的车辆组成的动车组；旅客列车及货物列车混用。 法国TGV模式：部分修建新线，部分旧线改造，旅客列车专用，如下图所示。,日本高速列车,德国高速列车,法国的TGV高速列车,日本新干线,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,5.2.3 城市轻轨与地下铁道,世界上第一条载客的地下铁路是1863年首先通车的伦敦地铁。早期的地铁是蒸汽火车，轨道离地面不远。它是在街道下面先挖一条条的深沟，然后在两边砌上墙壁，下面铺上铁路，最后才在上面加

32、顶。第一条使用电动火车而且真正深入地下的铁路直到1890年才建成。这种新型且清洁的电动火车改进了以往蒸汽火车的很多缺点。,5.2.3 城市轻轨与地下铁道,目前，伦敦的地铁长度已达380km，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很多，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，我国的北京、上海、天津、广州等城市。发达国家的地铁设施非常完善，如法国的巴黎，其地铁在城市地下纵横交错，行驶里程高达几百公里长，遍布城市各个角落的地下车站，给居民带来了非常便利的公共交通服务。美国纽约的地铁是世界上最繁忙的，每天行驶的班次多

33、达九千多次，运输量更是惊人。,5.2.3 城市轻轨与地下铁道,城市轻轨是城市客运有轨交通系统的又一种形式，它与原有的有轨电车交通系统不同。它一般有较大比例的专用道，大多采用浅埋隧道或高架桥的方式，车辆和通信信号设备也是专门化的，克服了有轨电车运行速度慢，正点率低，噪声大的缺点。它比公共汽车速度快、效率高、省能源、无空气污染等。轻轨比地铁造价更低，见效更快。自20世纪70年代以来，世界上出现了建设轻轨铁路的高潮。目前已有200多个城市建有这种交通系统。,5.2.3 城市轻轨与地下铁道,上海也已建成我国第一条城市轻轨系统，即明珠线。明珠线轻轨交通一期工程全长24.975km，自上海市西南角的徐汇区

34、开始，贯穿长宁区、普陀区、闸北区、虹口区，直到东北角的宝山区，沿线共设19座车站。全线为无缝线路，除了与上海火车站连接的轻轨站以外，其余全部采用高架桥结构形式。过去，上海城市地上地下轨道交通总里程有65km。但根据新一轮城市规划，上海拟建地铁11条，长384km；轻轨线路10条，长约186km。每年平均要建设1520km左右，需投入资金100亿，而完成总体规划则需要投入资金3000多亿元。,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

35、占的比例大，曲线半径比常规铁路小。,5.2.3 城市轻轨与地下铁道,地铁可建于地下、地面、高架(如建于地面上的高架地铁也可称之为轨道交通);而轻轨铁路同样可建于地下、地面、高架。两者区分主要视其单向最大高峰小时客流量。“地铁”的铁路能适应的单向最大高峰客流量为每小时3万-6万人次，“轻轨”铁路能适应单向最大高峰客流量为1-3万人次。 建设城际快速轨道交通网，是一个地区综合运输系统现代化的重要标志，快速轨道交通具有输送能力大、快速准时、全天候、节省能源和土地、污染少等特点，将开拓城市未来可持续发展的新空间。,城市轻轨(上海明珠线),地下铁道,5.2.3 城市轻轨与地下铁道,5.2.4 磁悬浮铁路

36、,一、磁悬浮铁路的由来 1、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。 2、轮轨粘着式非粘着式超高速铁路3、常规磁铁吸引式悬浮系统（EMS系统）与排斥式悬浮系统（EDS系统）,二、磁悬浮列车的组成,分为三部分：悬浮系统、推进系统和导向系统,5.2.4 磁悬浮铁路,磁悬浮列车悬浮系统的组成示意图,5.2.4 磁悬浮铁路,磁悬浮列车推进系统的组成示意图,5.2.4 磁悬浮铁路,导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力

37、和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。,5.2.4 磁悬浮铁路,日本的磁悬浮列车,5.2.4 磁悬浮铁路,德国的磁悬浮列,5.2.4 磁悬浮铁路,中国上海的磁悬浮列车,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 3、列车能耗低,5.2.4 磁悬浮铁路,缺点：,1、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

38、运行考验。 2、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。 3、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，强磁场对人体与环境都有影响。 4、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,四、前景展望,任何一项新的发明创造，要想使其真正发挥作用，走入人们的生活之中，必须要经历理论、技术、实用以及是否经济四个阶段的检验。当前，在一些国家如日本、德国等，修建磁浮铁路从技术上已基本不存在问题，并且也开始进入到实用性阶段。但就目前来看，磁浮铁路要实现成为一种大众化交通工具的目标，尚有一段距离要走。从经济

39、效益角度来分析，磁浮铁路当前只在旅游等一些特殊行业项目上具有商业价值，还不具备大规模兴建的经济可行性。然而，也应该看到，随着超导材料和超低温技术的发展，修建磁浮铁路的成本有可能会大大降低。到那时，磁浮铁路作为一种快速、舒适的“绿色交通工具”，这个梦想或许就真的会实现了。,5.2.4 磁悬浮铁路,5.3 飞机场工程,自古以来,人们就羡慕鸟类在天空自由飞翔的本领,人们也一直努力不懈地探索飞上蓝天的奥秘。中外历史上也记载了许多关于飞行人与物的幻想与真实的故事。美国莱特兄弟制造的双 翼飞机,1903年12月17日在北卡罗莱纳州的基蒂霍克附近飞行了36.38m,这是人类首次飞机飞行。我国飞行家冯如在美国

40、自制飞机,1909年9月21日试飞成功,这是中国人首次驾驶飞机上天。,5.3 飞机场工程,航空工业的发展是20世纪重要的科技进步之一。随着我国经济迅速发展,航空运输需求迅猛增长，同时 对飞机场工程数量和质量也有了更高的要求。 在飞机场工程的建设方面，机场规划、跑道设计方案、航站区规划、机场维护及机场的环境保护等已日益成为人们关注的问题。本章主要就以上涉及的若干问题进行简要阐述。,5.3 飞机场工程,5.3.1 机场概况一、民航运输机 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

41、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 国际机场：指供国际航线用，并设有海关、边防检查、卫生检疫、动植物检疫、商品检验等联检机构的机场。 干线机场：指省会、自治区首府及重要旅游、开发城市的机场。 支线机场：又称地方航线机场，指各省、自治区内地面交通不便的地方所建的机场，其规模通常较小。,5.3.1 机场概况,二、民航机场分类和组成,2、机场的组成：主要由飞行区、旅客航站区、货运区、机务维修设施、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、生成辅助设施、后勤保障设施、地面交通设施及机场空域等组成

42、。,5.3.1 机场概况,5.3.2 机场的跑道方案,跑道是机场飞行区的主体，直接供飞机起飞滑跑和着陆滑跑之用。 飞机在起飞时，必须先在跑道上进行起飞滑跑，边跑边加速，一直加速到机翼上的升力大于飞机的重量，飞机才能逐渐离开地面。飞机降落时速度很大，必须在跑道上边滑跑边减速才能逐渐停下来。所以飞机对跑道的依赖性非常大。 如果没有跑道，地面上的飞机无法上天，天上的飞机无法落地。,5.3.2 机场的跑道方案,因此跑道是机场上最重要的工程设施。 跑道布置的内容为确定跑道的条数及其方位，并布置成不同的构形，跑道布置的构形可归纳为单条跑道、多条跑道、开口V形跑道和交叉跑道四种基本形式。,5.3.2 机场的

43、跑道方案,机场跑道方案,一、跑道的分类与构成,跑道按其作用可分为：主要跑道、辅助跑道、起飞跑道等三种。 跑道的作用与构成包括：跑道道肩、停止道、跑道端的安全区 、净空道 、滑行道等,5.3.2 机场的跑道方案,二、机场跑道长度的限制条件,5.3.2 机场的跑道方案,三、机坪与机场净空区,机坪：等待坪和掉头坪 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全的障碍物的区域。 国际民航组织对机场的净空区专门的要求如下图所示：,5.3.2 机场的跑道方案,5.3.2 机场的跑道方案,机场净空区要求,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

44、国际机场,一、航站楼,1、布局：平面布局和竖向布局 2、主要型式：线型、廊道型(上海浦东国际机场)、卫星型(原北京国际机场)、转运型二、站坪、机场停车场,5.3.3 航站区布局,5.3.4 机场维护区及环境,一、机场维护区 机场维护区是飞机维修，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、行政办公区等设置的地方。,二、机场环境问题,1、机场周围环境：声环境 、空气环境 、水环境 2、机场营运环境：净空环境 、电磁环境、预防鸟击飞机 3、机场内部环境：机场的内部环境保护重点是声环境 ，机场建筑物要进行合理的声学设计 。,5.3.4 机场维护区及环境,5.4 隧道工程,世界经济发展合

45、作组织（OECD）对隧道所下的定义为：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。 隧道的种类很多，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、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；按衬砌结构分，有之墙式衬砌隧洞、曲墙式衬砌隧道、曲边墙叫仰拱衬砌隧道等；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

46、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,公路隧道空气污染造成危害的主要原因是一氧化碳。 通风方式的种类：,5.4.1 公路隧道,三、公路隧道施工,施工的主要程序:,5.4.1 公路隧道,施工方法：,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）：

47、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,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、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

48、 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。 水底隧道一般由岸边敞口段，岸边暗挖段和水底暗埋段三部分组成。,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,四、世界著名的隧道工程,日本青函海底隧道 世界上最长的隧道,5.4.3 水底隧道,英吉利海峡隧

49、道,5.4.3 水底隧道,仙尼斯隧道：连接法国、意大利两国，长12900米，双线，建于18571871年。 圣哥达隧道：位于瑞士境内，长15000米，双线，建于18721882年。 辛普伦隧道：连接瑞士意大利的一座铁路长隧道，长19800米。第一号隧道建于18961906年，第二号隧道建于19121921年。 美国最长的隧道是19251928年修建的长12540米的喀斯喀特隧道。 世界上最长的山岭隧道是位于日本上越新干线的大清水隧道，长22280米。,5.4.3 水底隧道,课外检索,1、查阅中国公路网，了解我国公路现状。 2、检索国内里程长度最长的前五条铁路。 3、任选一国家的首都机场和我国首都机场作定性比较。 4、列举隧道开挖中的安全防范措施。,