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交通工程 土木水利工程概论 2014 主要内容 一 前言二 道路三 铁路四 城市轨道交通 一 前言 交通系统由通道 交通用具及动力组成 通道 道路 桥梁 铁路 港口 空港等 交通用具 机动车 车辆 船舶 飞机等 动力 蒸汽机 内燃机 电气机 交通运输体系是由道路 铁路 水路 海运和河运 航空和管道五种运输方式构成的大系统 交通术语 交通规划 各种交通通道的线路规划 功能规划 输送规划 为规划需做一下工作 1 比较各种交通手段的特点和技能 2 了解交通的现状 3 交通需要量 预测未来 4 交通效果 包括效益和不利因素 旅客运输 重要因素是速度即从出发点到目的地的时间要求最短 货物运输 虽有时间性 但更重要的是运输费 交通规划 道路 人类通行或为输送货物而设置的构造物 道路为公路运输服务 而它是通过各类汽车进行 特点 把货物直接从产地运到市场 从仓库到仓库 缩短了运输时间 降低了损失 二 道路 概况 公路路面宽度一级公路 行车道 中间带 路肩 宽度 公路按其所在公路网中的地位与作用可分为五类 国家干线公路 在国家公路网中 具有全国性政治 经济 国防意义 并经确定为国家干线的公路 简称国道 省干线公路 在省公路网中 具有全省性政治 经济 国防意义 并经确定为省级干线的公路 简称省道 县公路 具有全县性政治 经济 国防意义 并经确定为县级干线的公路 简称县道 乡公路 主要为乡村生产 生活服务 并经确定为乡级公路 简称乡道 专用公路 专为企业或其他单位提供运输服务的道路 如专门或主要供工矿 油田 农场 旅游区 军事要地等与外部连接的公路 公路的分类 公路根据其使用的任务 功能和适应的交通量分为 高速公路 其速度控制在80 120公里 小时 年平均昼夜汽车交通量25 000辆以上 一级公路 年平均昼夜汽车交通量15 000 30 000辆 二级公路 年平均昼夜汽车交通量3 000 7 500辆 三级公路 年平均昼夜汽车交通量1 000 4 000辆 四级公路 年平均昼夜汽车交通量双车道1500辆 单车道200辆以下 公路的分级 城市道路作为行车构造物也由路基 路面 桥涵等组成 它是将城市的主要组成部分如居民区 市中心 工业区 车站 码头及其他部分之间联系起来 行成完整的道路系统 通常由以下部分组成 1 机动车道 非机动车道和人行道 2 人行地道 包括地下人行道和人行天桥 3 交叉口 步行广场 停车场 公共汽车站 4 交通安全设施 如照明设备 护栏 交通标志及标线等 5 排水系统 街沟 雨水口 窖井及雨水管等 6 沿街设施 如电线杆 给水栓 邮筒 电讯等 7 地下各种管线 电缆 煤气管及给排水管道等 8 绿化带 城市道路 组成 城市道路按道路网中的地位 功能可分为 快速路 大量 长距离 快速交通服务 主干路 连接城市各主要分区的干路 次干路 与主干路结合组成道路网 支路 为次干路与街坊路的连接线 机动车车道宽度 车型及计算行车速度确定 一般车道宽在3 50 3 75米 自行车道宽至少1 0米 而人行道宽则根据城市的规模 道路两旁的服务设施 可在2 5米范围变化 城市道路 分类 道路 连结城市之间 连结城市和乡村的道路 城市道路 厂矿道路 林区道路 乡村道路 道路建设需进行大量研究 设计工作 主要有 1 调查 经济调查 地形调查 交通调查 2 规划 估算现在的交通量和预测未来的交通量 经济效益和社会效益的研究 3 设计 土工 桥梁 隧洞 挡土墙等 还有照明 路标 信号 停车场 4 施工 5 维修 道路建设 路面是在路基顶面的行车部分用各种混合材料铺筑而成的层状结构物 路面基本要求 具有足够的强度 车辆荷载 振动力 冲击力 具有足够的稳定性 暴露于大气之中 受各种自然因素的不利影响 具有足够的平整度 具有足够的抗滑性能 路面工程 面层 应具有足够的结构强度 良好的温度稳定性 耐磨 抗滑 平整 不透水性 水泥混凝土 沥青混凝土及其他沥青混合料等 基层 承重作用 应具有足够的强度 碎石 石灰土 工业废渣等 垫层 路基土质差时设置 起排水 隔水 防冻 防污 扩散荷载应力等作用 砂 砾石等 路面结构 排水性路面 在保证强度的前提下 增大孔隙比和透水性 雨水不在路面上 也不会积水 有利于行车安全 透水性路面 雨水一直渗到地基 以补充地下水 也具有排水性路面的优点 新技术 道路和铁路的交叉 道路相互间的交叉 交叉方式 平面交叉和立体交叉 道路的交叉 立交桥 城市立交桥不仅大大方便了交通 而且成为城市建设的美丽风景 1928年 美国首先在新泽西州的两条道路交叉处修建了第一条公路交叉 1930年 芝加哥建起了一座立体交叉桥 1931年至1935年 瑞典陆续在一些城市修建起立体交叉桥 从此 城市交通开始从平地走向立体 北京部分立交桥 北京六环路上的最大立交桥 西沙屯立交桥 北京六环路上的最大立交桥 西沙屯立交桥 国外部分立交桥 TomMorelandInterchange intersectionofInterstate85andInterstate285 Atlanta Georgia USA TheCentralMotorwayJunction NewZealandStateHighways1and16 Auckland NewZealand 中国道路建设阶段性目标 2010 公路180万km 高速3 5万km2020 公路230万km 高速5 5万km 中东部地区高速公路网2040 基本实现现代化 公路300万km 高速网密度 美国水平 我国的公路建设 东部加密 中部成网 西部连通 7 首都放射线9 南北纵横线18 东西线 首都放射线7条 1京沪高速北京 上海1245公里北京 天津 济南 江阴 无锡 苏州 上海 2京台高速北京 台北2030公里北京 天津 济南 徐州 黄山 衢州 南平 福州 台北 3京港澳高速北京 港澳2285公里北京 石家庄 郑州 武汉 长沙 韶关 广州 深圳 香港 4京昆高速北京 昆明2865公里北京 石家庄 太原 西安 成都 西昌 攀枝花 昆明 5京藏高速北京 拉萨3710公里北京 张家口 呼和浩特 银川 兰州 西宁 格尔木 拉萨 6京新高速北京 乌鲁木齐2540公里北京 张家口 呼和浩特 额济纳旗 哈密 吐鲁番 乌鲁木齐 7京哈高速北京 哈尔滨1280公里北京 唐山 山海关 锦州 沈阳 铁岭 四平 长春 哈尔滨 沈大高速公路在1990年完工时为全部四车道 誉为 神州第一路 在新沈大2004年9月改扩建完毕通车时 为八车道高速公路 再次获得 东北第一黄金大道 的美誉 沈大高速公路北起沈阳 南至大连 全长348公里 路基宽42米 双向8车道 设计时速120公里 沈大高速公路 1825年英国修建了从斯托克顿至达林顿的铁路 这是世界上第一条蒸汽机车牵引的铁路 它的出现标志着近代铁路运输业的开端 使陆上交通运输迈入了以蒸汽机为动力的新纪元 1876年英国人在上海修建的吴淞铁路 这是中国领土上出现的第一条铁路 1881年清政府为了解决开平矿务公司的煤炭运输而修筑的唐胥铁路 唐山至胥各庄 是中国自己创办的第一条铁路 全长约10km 以后逐步发展成为现在的京沈 北京至沈阳 铁路 唐胥铁路的建成通车 是中国铁路建筑史上的一件大事 和世界上第一条铁路相比晚了56年 三 铁路 新中国成立后 我国铁路在新线建没和原有铁路的技术改造方面取得了巨大成就 2002年 铁路总营业里程已突破70 000km 其中复线里程达21 000km 电气化里程达15 000km 高速铁路20世纪60年代开始出现了 速度从120km h提高到450km h左右 以后又打破传统的路轨相互接触的粘着铁路 出现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 我国从上海浦东国际机场至龙阳路地铁站的磁悬浮铁路的建设 标志着我国铁路建设已逐步达到国际先进水平 地下铁道与城市轻轨已是各国发展城市公共交通的重要手段之一 世界上第一条载客的地下铁道是1863年首先通车的伦敦地铁 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 我国的北京 上海 广州等城市先后开通地铁 铁路由线路 路基和线路上部建筑三部分组成 此外 属于铁路工程的还有桥梁 涵洞 隧道 车站投施 机务设备 电力供应等 铁路按其动力 蒸汽 内燃机 电力及电磁力 按其轨道间的宽度 标准轨 1435毫米 宽轨 1600毫米 狭轨 1067毫米 按其目的 普通 军用 矿山 森林铁路等 铁路的基本组成 由钢轨 枕木 轨道固定装置 道床及路基组成 钢轨强度 由列车的重量 列车的通过量 通行速度来决定 道床 均匀传递车辆的荷载于路基面上 阻止轨道产生位移 缓和列车对线路的冲击作用 路基 承受轨道及列车荷载的基础 路基轨道断面 列车速度 最高速度 平均速度 表定速度 最高速度 根据车辆的性能及线路的条件下能发挥出的速度上限 平均速度 所经过的路程除以所需时间 除掉停车时间 表定速度 所经过的路程除以所需的全部时间 利用者最关心的速度是表定速度 铁路运输现代化的方向 客运高速化和货运重载化 列车的速度 第一代高速列车 日本新干线 速度为210km h 第二代高速列车 法国东南干线 速度为270km h 大西洋干线 速度为300km h 第三代高速列车 日本磁浮客车载人运行试验速度达到408km h 德国达到412 6km h 第四代高速列车 我国高铁最高运行时速每小时350公里 最高实验运行时速每小时460公里 理论最高时速每小时500至600公里 京沪高铁创造出486 1公里记录 青藏铁路 青藏铁路是世界上海拔最高 线路最长的高原铁路 格拉段经过海拔4000米以上地段960公里 翻越唐古拉山的铁路最高点海拔5072米 高原严寒缺氧 不仅对人体生理和机械设备使用带来不利影响 而且生态环境十分脆弱 沿线地质复杂 经过连续多年冻土地段550公里 另有部分地段为岛状冻土及深季节冻土 地震 崩塌 滑坡 泥石流等地质灾害严重 全线桥隧总长约占线路总长的8 总工期为6年 设计运送能力为客车8对 单项货流密度500万吨 2001年6月 国家批准青藏铁路格拉段开工建设 青藏铁路西宁至拉萨全长1956公里 其中西宁至格尔木814公里已于1979年铺通 1984年投入运营 新开工修建的青藏铁路格尔木至拉萨段 全长1142公里 胡锦涛主席在青藏铁路视察 进藏铁路方案比较 通往西藏的铁路除青藏铁路外还有三条规划通路 甘藏铁路 川藏铁路 滇藏铁路 青藏铁路与其它几条进藏通路相比 具有以下明显优势 以1995年底物价水平为基础 青藏线投资为139 2亿元 甘藏线为638 4亿元 川藏线为767 9亿元 滇藏线为653 8亿元 从 新建 线路长度看 青藏线格尔木至拉萨段实际建筑长度为1080km 甘藏线为2126km 川藏线为1927km 滇藏线为1654km 从造价 静态 指标看 青藏线为1289万元 km 甘藏线为3003万元 km 川藏线为3985万元 km 滇藏线为3952万元 km 从工期看 青藏铁路自五十年代末期至今 作了大量的前期工作 基础资料比较可靠可信 是其它三条进藏铁路无法比较的 总工期青藏线为7年 甘藏线为32年 川藏线为38年 滇藏线为32年 风火山隧道 风火山隧道 地处昆仑山与唐古拉山交界处的可可西里无人区 是青藏铁路重点难点工程 该隧道全长1338米 海拔4905米 是目前世界上海拔最高的隧道 地质构造为含土冰层 饱冰冻土 富冰冻土和泥 沙岩夹层等 整座隧道处于永冻层以内 施工难度前所未有 给排水工程技术难点 冻土 和 污水处理 青藏铁路给排水工程亟须攻克的两大难关 青藏高原地理位置独特 地质条件复杂 常年 滴水成冰 青藏铁路格拉段穿越多年冻土地段560km左右 使供水管道及贮水构筑物的防冻 保温问题非常困难 青藏高原生态环境脆弱 环境自净能力非常差 污水若不经处理或经简单处理后排入河流 湖泊 将造成河流 湖泊的水质变坏 使大量的以河流 湖泊为栖息场所的鸟类 鱼类等生物大量死亡 并可能造成环境的进一步恶化 解决方案 青藏铁路给排水管道的加热方式采用沿程加热 即沿管道长度方向设置加热设施 的方式 分设不同的加热段落 对需要加热的管段分别加热 采用管道自动加热系统及自动测温系统 混凝土或钢筋混凝土构筑物异热系数大 热量传递快 构筑物内常年贮存有正温的液体 因此对冻土层会产生较大影响 造成融沉 形成不均匀下陷或产生较严重的冻拔 相应采用的措施为 1 基础换填粗粒化 2 在基础和构筑物外层之间增加隔热层 环境保护的工程措施 高原植被的保护与恢复冻土环境的保护严格控制 三废 排放加强对野生动物的保护精心设计 严格施工管理 磁悬浮列车 磁悬浮列车 是使用这两块磁铁之间的吸引力与排斥力将列车托起 使列车悬浮在轨道上方 和轨道之间没有直接接触 大大减小运行阻力 达到高速运行的目的 磁悬浮的构想是由德国工程师赫尔曼 肯佩尔于1922年提出的 依靠电磁力来实现传统铁路中的支承 导向 牵引和制动功能 列车在运行过程中 与轨道保持一厘米左右距离 处于一种 若即若离 的状态 避免了与轨道的直接接触 行驶速度也大大提高 其正常的运营速度可以达到每小时430公里 世界上第一列磁悬浮列车小型模型1969年在德国出现 日本是三年后研制成功的 仅仅十年后的1979年 磁悬浮列车技术就创造了517公里 小时的速度纪录 磁悬浮列车快速 低耗 安全 舒适 经济 无污染 运行成本和能耗低 由于没有轮子 无磨擦等因素 它比目前最先进的高速火车省电30 在500公里 小时速度下 每座位 公里的能耗仅为飞机的1 3至1 2 比汽车也少耗能30 因无轮轨接触 震动小 舒适性好 对车辆和路轨的维修费用也大大减少 磁悬浮列车交通有利于保护环境 它在运行时不与轨道发生磨擦 且爬坡能力强 转弯半径小 所以发出的噪音很低 只有当时速达到200公里以上时 才会产生与空气磨擦的轻微噪音 磁悬浮列车在路轨上运行 按飞机的防火标准实行配置 它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊 将路轨紧紧搂住 绝对不可能出轨 列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流 同一区域内的电磁流强度相同 不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象 从而排除了列车追尾或相撞的可能 磁悬浮列车的优点 上海磁浮列车 上海浦东高速磁浮铁路正线全长30公里 将上海市区与东海之滨的浦东国际机场连接起来 单向运行时间约8分钟 平均运行速度达到每秒60 70米 运行时 磁浮列车与轨道间约有10毫米的间隙 这就是浮起的高度 除启动加速和减速停车两个阶段外 列车大部分时间时速为300多公里 达到最高设计时速430公里的时间有20多秒 磁悬浮列车存在的问题 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运行考验 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 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 无论是轻轨还是地铁 都可以建在地下 地面或高架桥上 二者的主要区别是单向最大高峰每小时客流量的区别 地铁的铁路能适应的单向最大高峰客流量每小时为3万 6万人次 轻轨铁路能适应单向最大高峰客流量为每小时1 3万人次 轻轨铁路可以根据地形的变化而灵活变更运行轨道 有的建在地面 有的驶入地下 有的建成高架 具有投资省 见效快 适用范围广等优点 四 城市轨道交通 北京地铁与轻轨 地铁1号线 苹果园 张家湾镇地铁2号线 西直门市区环线地铁3号线 小煤厂 崔各庄地铁4号线 定泗 十里河 地铁10号线 海淀 焦化厂轻轨11号线 宋家庄 亦庄总站轻轨12号线 北京南站 黄村轻轨13号线 西直门 东直门 北京地铁13号线 上海地铁与轻轨 上海地铁一号线是上海城市轨道交通网络中的南北主干道 工程南起莘庄 北到宝钢 目前已建成通车的一期工程是上海兴建的第一条城市轨道交通快速线 工程南起莘庄 北至上海火车站 工程正线全长21 35公里 地铁二号线是上海地铁网络中的东西线路 规划西起虹桥机场 经过上海闹市区 在南京东路外滩穿越黄浦江到达浦东陆家嘴金融贸易区 再向东延伸至线路终点张江高科站 在龙阳路站可与在建的磁悬浮线换乘 直达浦东国际机场 上海地铁与轻轨 轨道交通明珠线一期南起上海南站 北至江湾镇 工程全长24 97公里 其中地面线3 6公里 高架线21 37公里 沿线设19个车站 2000年已建成通车 2004年明珠线二期工程建成后 明珠线一期工程中宝山路至虹桥路站区段将与明珠线二期工程形成上海轨道交通市区环线 与地铁一号线 地铁二号线相互换乘 2007年3月16日 上海轨道交通11号线盾构从白丽新村站正式开始掘进 上海轨道交通11号线全长58 97公里 将设27座车站 其中地下车站18座 地面车站9座 广州地铁与轻轨 1993年12月28日 广州地铁一号线正式动工建设 1999年6月28日 地铁一号线全线开通运营 广州地铁一号线全长18 48公里 设16个车站 1998年7月28日 地铁二号线海珠广场站动工 2002年 月 日 二号线首期段三元里到晓港站正式开通 2003年6月28日 广州地铁二号线全线 三元里 琶洲塔 对外开通试运营 广州地铁与轻轨 2005年12月26日 广州市轨道交通三号线首通段 大学城专线 试验性工段 正式开通 广州市 轨道交通总体建设规划和分阶段实施的建设方案 广州将陆续建设轨道交通地铁二号线嘉禾至广州新客站段 三号线新机场至广州东站段 四号线奥林匹克中心至新造段 五号线滘口至文冲段 六号线浔峰圩至燕塘段 八号线晓港至凤凰新村段 线路总长度共计127 6公里 纽约地铁是美国纽约市的快速大众交通系统 也是世界上最错综复杂而且历史悠久的公共地下铁路系统之一 目前纽约地铁总长度约为656英里 1056公里 的商业营运使用轨道 如包括地下街和地下相连通道等 则长达842英哩 1355公里 目前纽约地铁由纽约大都会运输署 MetropolitanTransportationAuthority 管理 简写为MTA 21世纪城市轨道交通展望 发展中国家城市轨道交通成网的世纪优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统 解决城市的交通问题 已成为世界各国的共识 城市轨道交通的先导性功能 1 解决城市交通拥堵 2 引导城市轴向发展 形成多中心格局 3 保护城市环境 4 促进观光旅游业