道路铁路 桥梁工程

第四章 道路、铁路和桥梁工程 第一节 概 述 一、21世纪我国交通运输发展趋势、发展目标 和任务 v改革开放以来，我国加快了交通基础设施建 设，交通运输成为经济建设的战略重点。尤 其是20世纪90年代以来，我国采取了一系列 重大举措，如增加了投资力度，促进了交通 运输快速发展，初步解决了煤炭等大宗散货 运输的紧张矛盾。目前，我国交通运输发展 正从“限制型”向“适应型”转变。 我国交通运输发展目标： 到21世纪中叶，建立一个可持续性的，以高速化和智能化为目标的新型 综合交通运输体系，并成为世界交通强国和运输大国；交通科学技术达到 世界先进国家水平，交通运输技术装备、运输组织与运输管理，进入世界 先进水平行列；铁路(含高速铁路)成为世界上最发达的系统；公路及其运 输系统在世界上名列前茅；航空运输成为世界上最大的市场之一；水运成 为世界航运强国。 为实现上述目标，我国交通运输发展任务包括以下三个方面。 1.继续加强交通基础设施建设，建立现代化交通运输体系。 2.不断提高运输速度，大力发展高速交通。 3.依靠科技进步，促进交通运输可持续发展。 二、现代化的交通运输 (一)交通运输系统现代化 v交通运输系统所需要适应的需求是多方位的，基本可以反 映为如下三方面的需求。 v1.适应经济发展的需求：建设国际经济中心城市；带动区 域经济的发展；创造良好的投资环境；促进产业结构的调 整等。 v2.适应社会发展的需求：建设支持城市群体可持续发展的 交通运输系统，支持城市结构及布局的调整；为市民提供 高水平的交通运输服务；迎接WTO的挑战等。 v3.适应生态环境持续发展的需求：建立生态条件良好的交 通空间；降低交通环境污染程度；减少交通运输系统建设 及运行对自然界资源的消耗等。 （二）交通运输方式 1.综合运输系统 综合运输体系的关键在于五种运输方式之间的联合贯通与协作配 合。它要求各种运输方式在建设上要统筹规划，协调发展，合理布局 ；在组织管理上要扩大网络，资源整合，动作协同。综合运输体系由 硬件设施与软件服务相结合的三个子系统组成：一是具有一定技术装 备的综合运输网及其结合部系统；二是综合运输生产与装备系统；三 是充分体现市场经济规律的综合运输组织管理和协调系统。 2.铁路运输 v 铁路与公路、水运、航空、管道等运输方式组成国家交通运输网。 铁路运输与其他运输方式相比较，具有运量大、运送速度快、不受气 候条件的影响、运输准时、使用方便等特点。铁路与其他陆上运输方 式比较，还具有占地少、能耗低、事故少、污染少等优势。所以，铁 路在国民经济中承担着大部分的客货运输任务，是我国交通运输网的 骨干之一。 3.道路运输 v道路运输是一种机动灵活、简捷方便的运输方式，在中短途货物的运 输中，要比铁路、航空运输具有更大的优越性。道路运输已渗入到经 济建设和社会生活的各个方面，在国民经济中占有越来越重要的地位 。高速公路的建设和使用，为汽车快速、高效、安全、舒适地运行提 供了良好的条件，标志着我国的道路运输事业和科学技术水平进入了 一个崭新的时代。 4.航空运输 v 航空运输是指采用商业飞机运输货物的商业活动，是目前国际上一 种安全迅速的运输方式。它具有以下特点：具有较高的运输速度；航 空运输最适合于鲜活易腐商品和季节性强的商品运送；安全准确；可 节省包装、保险、利息等费用。 5.航道运输 v（1）内河运输 内河运输是水上运输的一个重要组成部分，同时，也 是连接内陆腹地和沿海地区的纽带。它具有运量大、投资少、成本低 、耗能少的特点，对一个国家的国民经济和工业布局起着重要的作用 。世界各国都很重视本国内河运输系统的建设。 v（2）海洋运输 海洋运输是历史悠久的国际贸易运输方式。由于国际 贸易是进行世界范围的商品交换，地理条件决定了海上运输的重要作 用。目前国际贸易总运量中2/3以上的货物是利用海上运输完成的， 从而使海上运输成为国际贸易中最重要的运输方式。海洋运输具有以 下特点：运输量大；通过能力强；运费低廉；速度较低；风险较大。 6.管道运输 v管道运输是随着石油的生产而产生和发展的。它是运输通道和运输工 具合二为一的一种专门运输方式。现代管道不仅可以输送原油，各种 石油成品、化学品、天然气等液体和气体物品，而且可以运送矿砂、 碎煤浆等。 第二节 道路工程 v现代交通运输体系由道路、铁路、水运、航空和管道五种运输方式组成 ，它们共同承担客、货的集散与交流，在技术与经济上又各具特点。道 路运输从广义来说，是指货物和旅客借助一定的运输工具，沿道路某个 方向，做有目的的移动过程；从狭义来说，道路运输则是指汽车在道路 上有目的的移动过程。道路运输是交通运输的重要组成部分。 v道路是供各种车辆和行人通行的工程设施。道路的主要功能是作为城市 与城市、城市与乡村、乡村与乡村之间及内部的联络通道。道路的修建 促进了人类的进步，而人类的进步又促进了道路的建设。现代道路的修 建始于18世纪的英国和法国，当时对道路已有排水良好、路基密实等要 求。汽车的出现使得路面荷载要求不断增长，对道路又提出了更高的要 求。 v道路工程则是以道路为对象而进行的规划、设计、施工、养护与管理工 作的全过程及其工程实体的总称。 v一、道路的分类和组成 v 1.道路的分类 v 道路根据其所处的位置、交通性质、使用特点等可分为公路、城市道路、 专用道路及乡村道路等。 v（1）公路 公路是指连接城市与乡村的、主要供汽车行驶的具备一定技术条 件和设施的道路。公路按其重要程度和使用性质可划分为：国家干线公路(简 称国道)、省级干线公路(简称省道)、县级公路(简称县道)和乡级公路(简称乡 道)。 v（2）城市道路 城市道路是指在城市范围内，供车辆及行人通行的，具备一 定技术条件和设施的道路。城市道路是城市组织生产、安排生活、搞活经济 、物质流通所必须的交通设施。 v （3）专用道路 专用道路是指由工矿、农林等部门投资修建，主要供该部 门使用的道路。包括厂矿道路、林区道路等。 v （4）乡村道路 乡村道路是指建在乡村、农场、主要供行人及各种农业运 输工具通行的道路。 v 各类道路由于其位置、交通性质及功能均不相同，在设计时其依据、标准 及具体要求也不相同。 v 2.道路的组成 v道路是一种线形工程结构物，它包括线形组成和结构组成两部分。 v（1）线形组成 道路的中线是一条三维空间曲线，称路线。线形就是指 道路中线在空间的几何形状和尺寸。道路中线在水平面上的投影称为路 线平面。反映路线在平面上的形状、位置及尺寸的图形称为路线平面图 。用一曲线沿道路中线竖直剖切展成的平面称为路线纵断面。空间线形 通常是用线形组合、透视图法、模型法来进行研究的。（2）结构组成 v1）路基 路基是道路结构体的基础，是由土、石材料按照一定尺寸、结 构要求所构成的带状土工结构物。路基必须稳定坚实。道路路基的结构 、尺寸用横断面表示。 v 2）路面 路面是在路基表面的行车部分，是用各种筑路材料分层铺筑 的结构物，以供车辆在其上以一定的速度，安全、舒适地行驶。路面使 行车部分加固，使之具有一定的速度、平整度和粗糙度。 v 3）桥涵 道路在跨越河流、沟谷和其他障碍物时所使用的结构物称为 桥涵。桥涵是道路的横向排水系统之一。 v v 4）排水系统 v 可分为纵向排水系统和横向排水系统；按排水位置又分为地面排水 和地下排水设施两部分。地面排水设施用以排除危害路基的雨水、积水 及外来水；地下排水设施主要用于降低地下水位及排除地下水。 5）隧道 v6）防护工程 v7）特殊构造物 v8）沿线设施 v二、公路 v公路是设置在大地表面供各种车辆行驶的一种带状构筑物。 v（一）公路的功能 v公路主要承担中、短途运输任务；补充和衔接其他运输方式，担任大运 量运输的集散运输任务；在特殊条件下，也可独立担负长途运输任务， 特别是随着高速公路的发展，中、长途运输的任务将逐步增大。 v（二）公路分级与技术标准 v1.公路分级 v我国JTG B01-2003公路工程技术标准将公路划分为两类五级，即汽 车专用公路和一般公路两大类及高速公路、一级公路、二级公路、三级 公路和四级公路五个等级。 v（1）汽车专用公路 汽车专用公路是指实行汽车与非机动车、其他机 动车以及行人分离的，专供汽车行驶的道路。分为高速公路、一级公路 和二级公路，使用寿命为15-20年。 （2）一般公路 一般公路是指供汽车及其他车辆、行人等混合交通使用 的公路，包括部分二级公路、三级公路和四级公路，使用寿命在15年以 下。 v2.公路技术标准 v 一般有“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。 v“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”，是根据不同汽车的外轮廓尺寸和轴距来确定道路的 尺寸。 v(三) 公路建设 v1.公路的路基建设 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， v公路路基的横断面组成有：路堤、路堑和填挖部分，如图4-1所示。 v其中路堤有一般路堤、软土路堤、沿河路堤、护脚路堤等； v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 、台口式和半山洞式； v填挖部分路基是路堤和路堑的结合形式。 v路基的几何尺寸由高度、宽度和边坡组成。路基高度由路线纵断面设计 确定；路基宽度则根据设计交通量和公路等级确定；路基边坡则会影响 路基的整体稳定性，必须正确设计。 v 图4-1 公路路基横断面形式 (a)路堤；(b)路堑 2.公路的路面建设 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。路面结构如图4-2所示。 图4-2 路面结构图 (a) 低、中级路面；(b)高级路面 （四）高速公路 v 高速公路是20世纪30年代在西方发达国 家开始出现的、专门为汽车交通服务的基础 设施。高速公路在运输能力、速度和安全性 方面具有突出优势，对实现国土均衡开发、 建立统一的市场经济体系、提高现代物流效 率和公众生活质量等具有重要作用。目前全 世界已有80多个国家和地区拥有高速公路。 高速公路不仅是交通现代化的重要标志，也 是国家现代化的重要标志。 v1.高速公路的功能 v高速公路除具有普通公路的功能外，还具有 其自身的特殊功能。 v （1）交通限制、汽车专用 v （2）分隔行驶 v （3）沿线封闭、控制出入 v （4）高标准线形 v （5）设施完善 v2.高速公路的特点 v （1）车速高 高速公路由于速度提高，使行驶时间缩短，从而带来 巨大的社会效益和经济效益，对经济、军事、政治都有十分重要的意义 。 v （2）通行能力大 高速公路路面宽、车道多，可容车流量大，通行 能力大，根本上解决了交通拥挤与阻塞问题。高速公路的通行能力比一 般公路高出几倍乃至几十倍。 v（3）行车安全 行车安全是反映交通质量的根本标志。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。 v（4）降低运输成本 高速公路完善的道路设施条件使主要行车消耗 燃油与轮胎消耗、车辆磨损、货损及事故赔偿损失降低，从而使运输 成本大幅度降低。 v（5）带动了沿线发展 高速公路的高能、高效、快速通达的多功能作 用，使生产与流通、生产与交换周期缩短，速度加快，促进了商品经济 的繁荣发展。在高速公路沿线，形成高速公路的“产业信息带”。 v3.高速公路沿线设施 v高速公路沿线设施包括安全设施、服务设施、高速公路交通控制与管理 设施以及高速公路的绿化等 v 安全设施一般包括标志(如警告、限制、指示标志等)、标线(用文字或 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)