土木工程专业英语(路桥方向)李嘉主编

精品文档 1欢迎下载 LessonLesson 1 1 土木工程中的各种业务土木工程中的各种业务 土木工程是一个意味着工程师必须要经过专门的大学教育的职业 许多政府管辖部门 还有 一套 认证程序 这一程序要求工科毕业生在他们能积极地开始 从事 他们的事 业之前 通过 认证 考试 这种考试类似于律师职业里的律师考试一样 大学里 工科课程中着重强调数学 物理 和化学 尤其在开始的二到三年 在工科所 有分支中 数学非常重要 因此它被着重地强调 今天 数学包括统计学中的课程主要涉 及集合 分类 和使用数字数据 或信息 统计数学的一个重要方面是概率 它涉及当有 改变问题的结果的不同的因素 或变量时 可能会发生什么 例如 在承担桥梁的建设之 前 运用统计研究来预计未来桥梁期望承受的交通量 在桥梁的设计中 各种 变量如作 用在基础上的水压 碰撞 不同的风力的作用 以及许多其它因素必须考虑 由于在解决这些问题涉及大量的计算 现在几乎所有工科课程中都包括计算机编程 当然 计算机能比人类以更快的速度和准确性解决许多问题 但如果不给计算机清楚和准确 指令和信息 换句话说 一个好程序 它也是无用的 虽然 在工科课程中 对技术科目 着重强调 但当前的趋势还是要求学生学习社会科学和语言艺术的课程 工程和社会间的 关系变得更加紧密 因此 再一次充分说明 工程师负责 承担 的工程在许多不同和重要 的方面影响社会 这些方面是他们所知道的 并且 工程师需要一种很肯定 自信 语言表 达方式来准备报告 这个报告要清楚明了 且在多数情况下 是令人信服的 参与研究的 工程师要能为科学出版物详细描述他们的发现 最后两年的工科课程计划包括学生专业领域的学科 为准备使学生成为一名土木工程 师 这些专业课程可能会涉及诸如大地测量 土力学 或水力学 学生在大学中的最后一 年前常常就开始了频繁的工程师招聘 近年来 许多不同的公司和政府机构为争夺工程师 而竞争 在今天这个重视科学技术的社会 受过技术训练的人当然是受欢迎的 年轻工程 师也许选择进入环境或卫生工程领域工作 例如 在环境问题方面创造的许多机会 或他 们也许选择专门的高速公路工程的建筑公司 或他们也许喜欢与政府机构当中处理水资源 的机构之一共事 的确 选择很多且多样 当年轻工程师最后开始了真正的实践 必须要运用到大学中学到的理论知识 最初 他或她可能会被分配到与工程队合作 从而 他们会得到在职的培训 这个培训将向管理 人员证明他们将理论转化为实践的能力 精品文档 2欢迎下载 土木工程师可能在研究 设计 施工管理 养护或者甚至销售或管理单位工作 每一 个工作领域都涉及不同的职责 不同的着重点以及运用不同的工程理论和经验 研究是科学和工程实践的当中最重要的一个方面 研究员通常作为一个团队的成员与 其它科学家和工程师一起合作 他或她经常受雇于政府或企业提供经费的实验室 与土木 工程相关的研究领域包括土力学和土壤加固技术 并且还包括新结构材料的开发和实验 土木工程项目几乎是唯一 独一 的 就是说 每个工程有它自己的难题和设计特点 所以 在设计工作开始以前 要仔细的研究每个项目 研究包括勘测工程位置的地形和地 基特点 它还包括考虑可能的比选方案 譬如一个混凝土重力式坝或填土的土石坝 经济 因素与在每个可能的比选方案有关 也必须斟酌 今天 研究通常包括项目的环境影响的 考虑 许多工程师 通常在一起工作组成一个团队 这个团队包括测量员 土力学方面的 专家和设计施工方面的专家 来参与制定这些可行性研究 许多土木工程师在设计领域工作 他们中的许多人是这个行业的佼佼者 正如我们所见 土木工程师研究许多不同的结构 因此工程师专门研究一类结构是通常的做法 一般的惯 例 在建筑设计中 工程师经常作为建筑或结构公司的顾问 水坝 桥梁 给水系统 和 其它大项目通常 聘用几位系统工程师 总工程师 他们的工作是协助负责整个项目 在许多情况下 也需要 涉及 其它学科的工程师 例如 在水坝项目中 电子和机械工程 师负责发电站及其设备的设计 在其它情况下 土木工程师被分配到其它领域的项目上工 作 例如 在空间项目中 需要土木工程师设计和施工诸如发射台和火箭存贮设施这样的结 构 在几乎所有土木工程项目中 施工是复杂的过程 它包括项目的进度安排和设备的使 用以及材料 以便使得造价尽可能降低 必须考虑安全因素 因为施工很危险 许多土木 工程师因此专门研究施工阶段 Lesson4Lesson4 预应力混凝土预应力混凝土 精品文档 3欢迎下载 混凝土的抗压性能强而抗拉性能弱 它的抗拉强度仅仅是它抗压强度的 8 14 不等 鉴于它这么低的抗拉承载力 挠曲裂缝就会出现在在荷载作用的初期 为了减小或阻止这 种裂缝的开展 在结构杆件纵向施加一个轴心或偏心的压力 这个力 预应力 通过消除或 大大减少在工况荷载下 跨中或支座的控制截面处产生的拉应力 阻止了 该处 裂缝的开 展 因此提高了该截面的 抵抗 弯曲 剪切和扭转的承载能力 然后 这个截面 特性 表 现为弹性 并且 当所有荷载作用在结构上时 混凝土截面的全部深度 全截面 受压 这 样有效的利用了混凝土全部的抗压性能 这样施加的一个纵向力叫做预应力 也就是说 在横 竖 向重力恒载和活载或短暂的 水平活载 风 地震 作用之前 给沿结构杆件跨度方向的截面预加的应力 这样一个压缩 力 相关的预应力的形式 包括它的大小 主要取决于被修建结构物的形式 杆件跨度 和想要得到的长细比 因为这个预应力是被应用到纵向或者平行于杆件的轴向 所以这个 相关的预应力原理被普遍的称为长线预加应力法 用于液体容器箱 管道 和压力反应堆容器的环向预应力结构 本质上遵循着和长线 型预应力结构相同的基本原理 环向 预应力 箍筋 或者圆柱或球形结构的 环向 应力 抵消由内部包含物质 产生的 压力所引起的曲线表面外部纤维所引起的拉应力 Figure 4 1 illustrates in a basic fashion theprestressing action in both types of structural systems and the resuling stress response In a individual concrete blocks act together as a beam due to the large compressive pretressing force P Although it minght appear that the blocks will slip and vertically simulate shear slip failure in fact they will not because of the longitudinal force P Simiarly the wooden staves in c might appear to be capable of separating as a result of the high internal radial pressure exerted on them But again because of the compressive prestress imposed by the metal bands as a form of circular prestressing they will remain in place 从上述讨论的可知 在预应力 混凝土 结构的杆件中恒久预应力是在全部恒载和活载 加载之前产生的 其目的是为了消除或大大减少由这些荷载产生的静拉应力 对于钢筋混 凝土结构来说 假定混凝土的抗拉强度是可以忽略的 这是因为由弯矩产生的拉应力被钢 筋 和混凝土 产生的黏结力所抵消 因此 在钢筋混凝土结构中 一但杆件在使用荷载下 达到它的极限状态时 挠度和裂缝是不可恢复的 精品文档 4欢迎下载 在钢筋混凝土构件中的钢筋没有完全发挥它的全部作用 而预应力钢筋正好相反 在 预应力构件中的 要求产生 预应力筋给构件积极的产生一个预加荷载 相应的对其挠度 和裂缝有一个很高的控制 一但混凝土的挠曲抗拉强度被超越 预应力混凝土构件就会像 一个非预应力混凝土构件一样工作 在相同的跨度和荷载条件下 预应力构件 截面 的高度比相应的非预应力构件的高 度小 总的来说 预应力混凝土构件 截面 高度常常是相应的非预应力构件 截面 高 度的 65 80 因此 预应力混凝土构件需要较少的混凝土 并且大概是 20 35 的钢筋 相对于非预应力构件 不幸的是 在预应力构件中 所需材料重量上的节省是和其所需 材料高质量的花费相平衡 抵消 的 同时 还没有考虑 工艺 设备的使用 施加预应 力自身导致一个额外的花费 因为预应力构件的几何截面常常由翼缘和薄的腹板组成 所 以模板是非常复杂的 尽管这么多附加的花费 如果制造大量的预制混凝土构件 至少在预应力构件和非预 应力构件的最初成本是相差不大的 并且 因为需要更少的维护 鉴于对混凝土更高质量 的控制所使得结构所获得的一个更长的生命周期 以及对于上部结构其轻质效果积累所产 生的更轻的基础的效应 其间接的长期节省是非常实际的 一旦钢筋混凝土梁的跨度超过 70 90 英尺 21 3 27 4m 梁 上 的恒定重量变的 非常的大 从而导致更大的构件尺寸 并且因此产生更大的长期挠度和裂缝 因此 对于 大跨度结构来说 鉴于拱形结构在施工上昂贵的花费和不好完成并且由于它们长期经受的 严重的收缩和徐变 预应力结构被强制使用 例如分段拼装式桥和斜拉桥这种大跨度结构 只能通过预应力这种技术被建造 在欧洲 长线预加应力法得到了持续的发展 尤其是在法国 通过 Eugene Freyssinet 在 1926 28 年提出的克服预应力损失的天才办法 这种方法是通过使用高强和 高韧性钢筋得到的 在 1940 年 他发明了现在众所周知的和公认的 Freyssinet 预应力 体系 英国的 P W Abeles 在 20 世纪 30 到 60 年代发明并且发展了部分预应力 结构 的概 念 德国的 F Leonhardt 俄罗斯的 V Mikhailov 和美国的 T Y Lin 也对预应力混凝 土设计的艺术的科技作出了很大贡献 在这点上 Lin 的荷载平衡法尤其值得一提 因为 它相当大的简化了设计程序 尤其在连续结构上 这些 20 世纪的发展导致了预应力在全世 界 尤其是在美国的广泛应用 精品文档 5欢迎下载 今天 预应力混凝土 结构 被用在建筑 地下构造物 电视塔 漂浮存储器和海上结 构物 发电站 核反应堆容器和桥梁体系的众多形式上 其中包括分段拼装式桥和斜拉桥 它们展示了预应力概念的通用性和包容性 所有这些结构发展和建设的成功是主要由于材 料技术的进步 尤其是预应力钢筋 并且对估计预应力短期和长期损失值的知识的积累 Lesson8Lesson8 公路定线公路定线 定线的基本原则是车行道要素如曲率和坡度相互组合 在满足设计规范和安全的标准 的要求的同时提供满足设计通行能力并且平稳的交通体系 道路同时也要考虑对历史遗迹 和对其他用地活动的最小影响 在一条公路定线被最终通过以前环境影响的研究在大多情 况下时被要求的 公路定线过程包括四个步骤 已有信息研究 勘测设计 初步定线 最终定线 已有信息研究已有信息研究 在任何公路定线研究中 第一步都是对所建道路所在地区所有数据的研究这一步通常 先于现场或图像调查在室内开始 所有数据被收集和研究 这些数据可以从已有的工程报 告 地图 航拍照片和一个或多个政府的交通 农业 地质 水力和矿业部门所有的报表 所要收集的数据类型和数量要依据所建道路的类型 但是通常情况下所获得的数据要有地 区的以下几个特征 工程 包括地形 地质 气候和交通量 社会和人口 包括土地使用和区域类型 环境 包括野生动物类型 娱乐场所 历史遗迹和考古发现 以及可能面临的空 气 噪音和水污染 经济 包括建筑 农业 商业和工业活动的单位花费趋势 精品文档 6欢迎下载 从这些获得的数据中做出的最初分析会指出有些方面是否因为上述的一两个特征而不 再作进一步的考虑 例如 如果发现有历史遗迹和重大发现位于路线可能通过的区域时 则应立即确定通过那片区域的任何路线都不该作进一步的考虑 在完成这一步的研究后 工程人员就可以选出路线穿越的大概区域 道路勘测道路勘测 工程这一步的研究是找出几条可行的路线 每一条在有限的几百英尺的宽度界限内 一旦考虑农村道路 则在地图或照片上很少或没有信息可获得 因此航拍照片被广泛的用 于获 取需要的信息 用立体镜检查航拍照片确定可行路线要考虑以下因素 地形和土质情况 可供使用的到工业地区和居民区的路线 和其他交通设施如河流 铁道及其他公路的交叉状况 直接路线 两终点间的控制点决定每条可行路线 例如 一座无可选择的唯一的桥就是最基本的 控制点 找出这些可行路线然后标绘在详细准确的基本地图上 初步定线初步定线 在这一步的研究中 在与建立的控制点尽可能近的位置设置可行路线 并且决定每条 路线的最初水平和竖直线形 初步线形用于评价可供选择的路线经济和环境的可行性 每条可选路线的经济评价是开展决定建设公路的必要资源投资将来的影响 这种评价采用效益费用比的方法 通常考虑的因素包括 道路使用者的花费 建设花 费 养护费用 和使用者利益和一些不利包括由于居民 商业区混乱等的不利影响 可行 路线的经济评价结果可以提供有指导价值的信息 例如 这些结果会提供一个关于如果一 精品文档 7欢迎下载 个具体的路线选定经济财力是得还是失的一个信息 这些信息同时还会帮助政策制定人在 决测是否应该修 如果修 该修什么类型 在任何地方建公路都会对周围带来很大影响 一条公路也是当地环境的组成部分而且 应该被这样考虑 环境包括 植物 动物 人类群体同时包括社会的 物理的 自然的和 人为的变动 这些变动是与一种维持平衡和维持不同群体间生活方式的方法相互关联的在 给定的区域内建造公路可能会导致一个或多个变量的很大改变 这些改变反过来可以打破 平衡并导致对环境产生非常不利的影响 这些影响也许会导致动物和人类数量的减少 其 实质是环境影响任何所选线的整体评估 最终定线最终定线 最终定线是详细设计可选路线 在这个阶段决定最终的平面和纵面线形和最终的结构 和排水沟的位置 最简便被用的方法就是首先道路直线部分的交点然后在两直线之间设平 面曲线 通常这是一个反复试验的过程 直到在工程师看来得到了最好的线形同时考虑了 工程和美学因素 样条曲线规和曲线模板可以在这一过程中被使用 样条曲线规是一个易 弯曲的可塑的可以弯曲成不同形状并用来画出不同曲线的工具 利用它可以选出最合适的 线形 曲线模板是给有圆曲线 三心复曲线和不同曲率和不同标准规模的螺旋线的透明板 样条曲线规首先被用于获得手绘光滑的曲线来满足纵坡 横断面 曲率 和排水 这条手 绘曲线然后用标准模板调整成一条跟确定的曲线 近来 计算机技术极大地提高了定线过程的效率 因为设计的公路可以显示在屏幕上 从而使设计者有了驾驶者的视野 既可以看到平面线形又可以看到纵面线形 设计者因此 可以改动平面线和纵面线中两者或其一直到获取最好的线形 Lesson9Lesson9 线形设计线形设计 竖直曲线和水平曲线的布置组成了高速公路的线形 竖曲线包括直的纵坡线和连接纵 坡线的抛物线 平曲线包括直线段和连接它们并改变方向的圆曲线段 线形的设计主要依赖 于高速公路设计速度的选择 与自然地形相符合的线形造价最小 通常这种情况是不可能 的 然而 因为设计师必须遵循一定的设计标准 而这些标准也许并不能适应地形 重要 精品文档 8欢迎下载 的是既定部分的线形必须遵循一致的标准来避免高速路在竖直和水平定线时产生突变 同 样 竖曲线和平曲线在设计是要相互补充协调 这样才能设计出一条安全的和更有吸引力 的高速公路 为了达到这一点 一个应该考虑的因素是适当地保持直线坡度和平曲线曲率 的平衡 处理好平曲线和竖曲线间的相互位置 例如 在较大半径的陡坡上设置平曲线是 一种较差的设计 同理 如果在一个明显的凸形竖曲线的顶部或附近设置小半径平曲线 或在明显的凹形竖曲线底部或附近设置小半径平曲线 这将导致这里是一个危险部分 因 而在初步设计阶段把竖曲线和平曲线的协调综合考虑是很重要的 高速公路的竖向线形是有被称之为纵坡或切线的直线部分和与之相连的竖曲线组成 因而竖向线形的设计包括直线部分合适坡度的选择和竖曲线的设计 路线所穿越区域的地 形对竖向线形设计有极其重要的影响 坡度对重交通路线的影响必须被考虑 如果是陡坡或长坡会使重交通车辆的车速降低 很快 注意到陡坡不仅影响重车的性能还影响轿车的性能 为了限制坡度对车辆的影响 任何高速路的最大坡度都应明智选择 高速公路的最大坡度取决于设计速度和设计车辆 普遍认为 4 5 的坡度对小客车的 影响不大或没有影响 除非是重量与功率比比较高的车 例如那些小型车和微型车 当坡 度大于 5 时 客车在上坡时速度进一步降低在下坡时进一步增加 坡度对卡车的影响大于 对客车的影响 广泛的研究结果表明 卡车在下坡时速度增加 5 而在上坡时减小接近 7 这取决于坡度比例和坡长 最大坡度的确立依据是高速公路上的设计车辆的操作性能 最大坡度的变化范围从设计时速 70 英里时的 5 到设计时速为 30 英里时的 7 12 这取决 于高速公路的类型 另一方面 当坡长不足 500 英尺时 且下坡方向为单向路线时 最大 纵坡或许可以提高 1 2 特别是在交通量较低的乡村道路 最小纵坡取决于排水条件 零坡度的道路被用在有足够横坡足以排尽路表水的路段 当路面有限定时 纵坡应能排尽纵向流动的路表水 在这种情况下习惯上选用最小 0 5 的 坡度 有时 在有合适路拱和硬地的高等级路面建设中 这个坡度可能会被减小到 0 3 竖曲线通常用于直线纵坡间的逐渐过渡以利于车辆平顺的通过高速路 这些竖曲线通 常是抛物线形的 竖曲线的最小长度的选定取决于所选抛物线的特性 竖曲线分凸形和凹 形竖曲线 精品文档 9欢迎下载 竖曲线的设计应满足的主要标准有 能提供最小的停车视距 要有充足的排水 行车 舒适 外观良好 凸形竖曲线仅需满足第一条标准 而凹形竖曲线四条标准都要满足 水平线形有直线和平曲线组成 平曲线通常是被分割的圆曲线 他有一定的半径可使 车辆平顺的通过 因此 水平线性的设计必须确定最小半径 曲线长度 以及计算从切线到曲线的平面 支距 以有助于曲线的定线 在有些情况下 为了避免直线段的曲率半径无限大到圆曲线 段曲率半径为一定值之间的突变 通常需要在他们之间插入一段曲率半径逐渐变化的曲线 这种曲线称之为回旋线或缓和曲线 有四种类型的水平曲线 简单曲线 复曲线 反向曲线 回旋线 简单曲线是圆弧的一段 然而复曲线由两条或两条以上的转向相同的连续曲线组成 任 何两条曲线都有一个相同的切点 这些曲线可用来获取较理想的水平线形 特别是在立体 交叉处 交叉匝道 特殊地形区情况下的高速公路 为了避免线形的突变 任何两条依次 相连的简单曲线组成的复曲线半径不宜相差过大 美国公路学会建议 在交叉路口复曲线 半径的最大半径和最小半径之比不能超过 2 1 在这里司机可以适应曲率和速度的突变 让人满意的立体交叉道的最大比率为 15 1 虽然 2 1 也被使用 为使大曲率曲线与急弯曲线间平缓过度 并使曲线半径的减小有一个合理的渐变率 每条曲线的长度不能太短 反向曲线通常是由两条半径相等且具有同一切点转向相反的简单曲线组成 他们经常 用于高速路的线形改变 反向曲线很少被推荐使用是因为突变的线形是司机感到很难在同一车到驾驶 如果有 必要设计反向线形 合理的设计是由简单曲线组成 中间插入一段有足够长度的直线以达 到全超高 作为一种选择 简单曲线或许被等效长度的回旋线隔开 精品文档 10欢迎下载 缓和曲线设置在直线段与圆曲线段之间或两个不同半径的圆曲线之间 缓和曲线的作 用是在车辆进入或离开圆曲线时为车辆提供一个逐渐增加或降低的向心力 设置直线段与 圆曲线之间的缓和曲线的曲率由直线段末端的 0 变化到圆曲线段的接点时与圆曲线同样的 曲率 当要设置两个圆曲线时 缓和曲线的曲率从与一个圆曲线相同的曲率变化到与第二 个圆曲线相同的曲率 Lesson10Lesson10 立体交叉与互通式立体交叉立体交叉与互通式立体交叉 路口的平面交叉可以通过立体分离结构消除 使过往交通在不同高度通行而没有相互 干扰 这种分离的优点是避免了交叉冲突 节省时间和提高了交通通行的安全性 立体分离和立交可能被采用在 1 作为高速公路的一部分缓解大交通量 2 消除瓶 颈 3 减少事故 4 受地形限制其他设计不可行时 5 车流量很大 采用平面交叉会超 过合理尺寸 6 当用路在平面交叉口减少耽搁的利益超过了升级费用 立交桥是一个立体分离式交叉口 车辆可沿一个方向行驶通过相连的道路改变方向 这些相连的道路被称为匝道 英国采用许多立交桥和匝道的类型和形式 它们有 T 型和 Y 型立交桥 单象限立交 桥 菱形立交桥 单点立交桥部分苜蓿叶立交桥和全苜蓿叶立交桥 定向式立交 图 10 1 展示了在三路叉口立交的典型设计 通过提供大转弯半径 立交的几何尺寸 可以被改变成特定的形式 去适应选址的地形 已发现喇叭形立交适合正交或倾斜的十字 路口 图 10 1a 显示了通过提供一个半直接式匝道支持左转 图 10 1b 表明了一个十字 路口的转弯到哪儿都采用这种方式 图 10 1 描述了一个单象限立交桥的例子 这种结构能方便减少靠近两条主干线交叉处 的冲突 然而 低速设计使他不能满足自由道路的条件 这种形式的立交适合没有太多车 的小交通量位置 如公园道路立交 精品文档 11欢迎下载 菱形立交可适用城乡使用 主要的交通流立体分离 而进入和驶离次要交通流的转弯 运行与次要交通流上的直行交通分流和合流运行 只有小交通流直行有交叉 在农村地区 这通常是可以接受的 由于在小交通流中式轻型车辆 在城市地区 交叉口通常要求信号 控制 防止严重干扰匝道交通和交通路口主要干道大街 交叉路应该这样设计 设置的信 号不能降低主要街道的通行能力 为了达到这个目的 在交流区域扩大主干道可能是必要 的 在设计匝道时 必须仔细考虑保证等候离开匝道的车辆将不会阻塞主要车流的直行车 道 菱形立交的一个缺点是可能存在非法错路转弯 这会导致严重事故 如果交叉口的几 何特征导致这些转弯 设计者可以采用渠化交通 附加标志和地面标识 有种更新型的叫单象限立交桥 所有直行和左转车流都集中到一个单一的信号交叉 口 来替代像寻常其他立交上可以找到的两个分离交叉口 这样设计的优点是 所有交叉 车流可以被单一信号所服务 通过这个交叉口至多需要停一次 单象限立交桥的支持者们 宣布 它可以提供改良过的车流更安全的操作 相比其他的立体交叉结构 可以减少对路 权的需求 单象限立交桥要求交叉路的司机非常依赖引导指示 路面标线 车道用途标志 为了安全驾驶通过交叉口区域 设计者们将需要特别留意 以确保交叉口设施的完善 有时可采用部分苜蓿叶式和全苜蓿叶式立交桥来代替菱形立交桥 车辆可以在交叉口 之前或之后离开主要车流方向 这依赖于各个象限的分布 对于菱形立交而言 次要道路 平面交叉优先存在 非法转弯的可能性被降低 对任意方向的主要道路提供驶入匝道 次 要道路的左转交通就被消除 更为常见的立交时全苜蓿叶式立交 它可以被用于非正式设计 可以消除所有车辆方 向包括主要车流和次要车流的平面交叉 匝道可以是单向车道 双向分离车道 双向无分 隔车道 尽量消除所有平面交叉 但是苜蓿叶式立交也有缺点 1 设计布局需要很大的地 面空间 2 减速车辆希望使出直行车道必须与进入直行车道的加速车辆相交 使用集合分 离车道可以克服这两个缺点 集合分离车道有一定的操作布置优势 当高速行驶时 大量 设施时一个紧张的司机可以根据大量的设施采取一个决定 第二个决定 例如 高速的设 施继续向南或继续向北 精品文档 12欢迎下载 定向式立交被用于一条高速公路并入或交叉另一条高速公路 这种立交与众不同的特 点是采用高速通过 采用大半径曲线或匝道 定向式立交对土地的需求很大 以防在转弯 时运动空间过小 设计速度应减小和支路通过一个圈产生效果达到目的 现在 定向立交的实践与左手出入口匝道有关的实践操作问题 大多数司机希望高速 的出口和入口都在右边 当这些期望受得不到满足时 混乱 不稳定 事故就会发生 10 1i 图的设计是一个定向式立交 这种立交使得希望右转的驾驶者向右转 希望左 转的向左转 一个驾驶员当他接近第一个出口时 必须作出决定 1 他打算从这个出口离 开高速 2 或者他的目的是向右 东 或者向左 西 面对这样的立交配置司机可能在 右边车道上决定他必须向西才能达到他的目的 他为了从左边出口出去要面对通过几条车 道的高速交通 设计图 10 1j 是一个在北行的司机在很短时间内作出决定首选地单一出口 司机到右 边出口 然后决定是否继续向右还是向左 或者以较低速度减少拥挤在出口匝道 lesson11lesson11 路面路面 高速公路路面分为两大类 刚性和柔性 一个刚性路面磨损表面通常是波特兰水泥混 凝土建造的 其受力与梁类似 承受支撑材料以下的任何变形 对柔性路面磨损表面另一 方面 通常是沥青材料建造 使他们在与基本材料保持联系 即使轻微的变形发生 柔性 路面通常包括一个颗粒物质层和一个合适的粗 细料沥青混合料面层隐伏 交通负荷是由 面层到底层辅助材料移送通过聚合联锁 粒状物料的摩擦作用 以及优良的材料凝聚力 柔性路面进一步分为三组 高级 中级和低级 高级路面的磨耗层能有效承担预期的 车辆荷载 而不出现明显疲劳 并且不容易受到天气影响 中间型路面有穿 从表面处理 到那些范围只是表面质量低于高型路面 低型路面 主要用于低成本的道路 并穿着表面 未经处理的范围 从松散的天然材料 表面处理地球 一个柔性路面路基的组件包括路基或准备路基 底基层 基础和面层 对路面性能取 精品文档 13欢迎下载 决于每个组件 它需要对每一个组件的属性适当的评价分别令人满意的表现 路基通常是天然物质沿人行道水平对齐位于作为路面结构的基础 路基可能还包括一 个选择借用材料层 以及压缩到规定的规格 它可能需要处理路基材料达到一定的强度为 正在兴建的路面类型所需的属性 位于正上方的路基 底基层组成部分包括一个优质的材料一般是用于路基建设 为底 基层材料的要求通常给出的层次 塑料的特性来看 和力量 当路基材料的质量满足了底 基层材料的要求 底基层组成部分可以省略 在适当的情况下 底基层材料尚不齐备 现 有的材料可与其它材料处理 以实现必要的属性 这种对待土工程特性 以改善他们的过 程被称为稳定 基础道路直接放置路基之上 如果路基道路不使用 它被直接放在路堑上 路面层通 常由粒状材料 如碎石 压碎或未粉碎的炉渣或沙砾及沙子 为基层材料的规格通常包括 更严格的要求 特别是关于他们的可塑性 层次较底基层材料的 和力量 材料不具备所 需的性质 可作为基础材料 如果他们得到适当的波特兰水泥 沥青或石灰稳定 在某些 情况下 高品质的基础道路材料也可能被视为与沥青或水泥改善重型路面的刚度特性 表面层是公路铺砌层上的一层同是它是在基础面层上迅速铺筑的 柔性路面的表面层 是有矿物骨料和沥青混合料组成的 它应该能够承受高的轮胎压力 能够抵抗车辆的摩擦 力 提供良好的抗滑表面 并且阻止表面水渗入下卧层 路面磨耗层的厚度有 3 英寸甚至 到 6 英寸的 这有路面交通量所决定 柔性路面的表面层性能的体现是有使用的沥青混凝 料配合比设计所决定的 刚性高速公路路面通常由波特兰粘结水泥建造 刚性路面有一些允许结构承担一个类 似梁的功能通过下层材料微小形变的挠曲力 因此 微小形变可能不被水泥路面所反映 合理设计和建造的刚性路面 有较长的寿命 并且维护费用也比柔性路面便宜 高速公路 水泥路面的厚度通常为 6 13 英寸 刚性路面公路建设通常携带沉重的交通负荷 尽管他们 被用于住宅和地方道路 被用与刚性路面的硅酸盐水泥混泥土通常有硅酸盐水泥 粗骨料 细骨料和水组成 型钢混凝土杆可能会或可能不会使用 有在建路面类型决定 精品文档 14欢迎下载 刚性路面的公路被分为三个基本类型 素混凝土路面 钢筋混凝土路面 和连续配筋 的路面 各种类型路面的定义通过钢筋的用量联系起来 素混泥土路面没有用于荷载传递的温度钢筋或传力杆 然而 钢拉杆常常被用来提供 一个在纵向接缝的铰链影响 并防止这些接缝的开裂 普素混泥土路面主要被用在低交通 量或当水泥稳定土被用在基层 接缝被布置在比其他类型混泥土路面相对更短的距离 10 到 20 英尺 以减小开裂规模 有时 素混泥土路面的横向接缝做成倾斜 4 到 5 英尺 平面 上 这样 在某一时刻 只有一个车轮通过接缝 这样有助于提供一个平顺的行车 只有钢筋混泥土路面具有传力杆用于接缝传递交通荷载 用这种接缝接缝间隔可以更 长 从 30 到 100 英尺 温度钢筋被用在整个路面板 所用多少有板的长度决定 拉杆也常 被用于纵向接缝 连续配筋的路面没有横向接缝 除当一些特殊位置必须布置施工缝或膨胀接头外 如 在桥梁上 这些路面有一个相对较高的配筋率 通常有不低于百分之 0 6 的截面板 它们 也包括拉杆穿过纵向接缝 Lesson13Lesson13 道路和机场的排水道路和机场的排水 适当的排水系统的规定在道路和和机场的位置和几何构思上是一个很重要的因素 排 水设施在任何道路 街道 机场都应该有效的使水流从路面排到设计合理的渠道中 不适 当的排水最终会导致构造物的要种破坏 总之 交通会由于人行道积水变得缓慢也会导致 事故的发生 水滑现象 溅水和喷雾导致的可见度降低都会导致事故的发生 工程资金在 排水设施的分配就体现了它的重要性 大概 25 的工程资金被分配到涵洞 桥梁 河道 沟渠等的冲刷控制和排水设施上 高速公路的排水设施高速公路的排水设施 主要的一方面涉及到高速公路设计者提供的排水设施的尺寸 例如 足够大的过水孔 精品文档 15欢迎下载 径要能排出预计的水流 不合适的结构尺寸会导致积水 这会使高速公路由于路堤长时间 的浸泡致使邻近部分的失败 排水设施的两大种类分为主要设施和次要设施 主要设施的的净跨径大于 20 尺 而次 要设施的跨径小于等于 20 尺 主要设施常应用于大桥 多孔涵洞也常用这种设施 次要设 施时常应用于小桥和涵洞中 最主要的是挑选主要设施的跨度和纵向净空值 桥板必须位于高水位线以上 但其在 高水位线以上的净空值必须允许河道中最大的船通过而不与桥板发生碰撞 净空高度 尺 寸 桥墩见的空隙取决于河流在最大水流是可能出现的冰块拥塞和漂浮圆木灯漂浮物来确 定的 河道两岸的检查可以确定高水位线的位置 因为它和侵蚀和漂浮物堆积有关 由于居住在 河流附近的居民他们经历过多年的洪峰期 因为他们可以在确定高水位线的位置方面提供 一些信息 通过河流上安装多年的位标也能为高水位线位置的确定提供一些信息 像短跨径桥和涵洞这一类次要设施经常是用于高速公路的排水设施 尽管这种排水设 施对于排出最严重的洪水是不合适的 但它必须满足在正常使用年限内可能出现的水流状 况的排泄 必须规定避免由于浮冰以及水流很急的河道中冲下得巨石而引起的堵塞 涵洞可能由多种材料和不同尺寸建成 涵洞常用材料有混凝土 钢筋混凝土和素混凝 土 波纹钢 波纹铝其他材料常用于涵洞内部 以防止侵蚀和冲刷或减少水的阻力 例如 沥青混凝土常用于波纹金属涵洞常用的尺寸常有圆形 金属 箱型 管拱 椭圆 拱形 城市暴风雨排水城市暴风雨排水 在城市和郊区地带 径流水是通过雨水沟渠和其附属部分所组成的排水设施来控制的 这个区域排水问题的增长主要有两个方面 这些区域的自然防渗使得径流速度非常快 没 有足够的自然水流空间 所以说 在暴风雨形成自然径流之前我们要把它收集到一个管道 系统中然后转移到合理区域是很重要的 这些收集运输的系统也增长了一些问题 所有的 水必须被有效的收集 不能有积水 这样排除自然积水 通过加大流速尽快的使径流达到 最大流量 同时 短时间的峰值使得系统短时间内很敏感 高强降雨 暴雨排水系统 是 根据暴雨的强度重现期来设计的 同时依靠于经济和水库的容量 精品文档 16欢迎下载 机场排水机场排水 机场排水设施的建造与高速公路和道路排水设施存在相似的问题 然而 由于机场用 地面积大且平坦 多样的土壤 没有天然的河道和边沟 在建筑终点的分流越集中 有些 问题就越复杂 考虑到机场周边的排水设施相对较大 所以 一个分散的排水设施是必须 的 由于这一系统的巨大 所以 人们更加迫切的采用一个建立在最合理数据基础上得可 靠的工程原理 一摆正设计最经济 超过设计要求会使成本增加而且没有什么效果 低于 设计要求会导致机场交通的危险 为了确保机场的路面平坦 结实 稳定 合理自由排水 提供一个能多功能系统是很 必要的 它必须能收集和移走机场表面的水 能够截断并排走机场相邻区域的水 收集并 排走机场设施下面多余的地下水 在多数情况下降低地下水位 保护边坡区域不受侵蚀 lessonlesson 1919 拱桥拱桥 在图 1 中显示用来描述一个拱桥的各部分的有关术语 拱桥可以根据以下参数进行分组 1 建筑材料 2 结构的衔接 3 拱桥的形状 从历史上看 拱桥都是与石头建筑有联系的 但是在十九世纪让位给了砖砌结构 因 为他们的比例