道路与桥梁工程概论

1、第一篇路线第一章概论1 运输体系 铁路 道路 航空 水路 管道2 城市道路分类 快速路 主干路 次干路 支路3 公路设计包括 线形设计 和结构设计 两大类，具体为 线形组成 和结构组成 两个部分。4 线形设计基本要求： 1 保证行车稳定性 2 保证行车畅通、安全和迅速 3 保证平、纵、横合理布局 4 保证行 车舒适性5 路线线性的基本依据 1 地形条件 2 水文、地质条件 3 设计车辆 4 设计行车速度 5 交通量 6 通行能力a 设计车速 ：气候正常，交通密度小，车辆行驶 仅受公路几何条件 的影响， 一般的驾驶员 能够安全顺适的 行驶所能达到的 最大车速 。 直接影响 ：曲线半径、超高、视距

2、等b 交通量： 单位时间内通过道路某断面最大车辆数。 设计交通量 ：拟建道路到达 预测设计年限时 ，所能达 到的 年平均日交通量 ，是设计依据。c 通行能力： 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，可能通过的车辆数。 交通量和通行能力的关系6 路线设计希望达到的成果 ：有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线。7 线性设计的基本要求： 保证行车稳定性 保证行车畅通、安全和迅速 保证平、纵、横合理布局 保证行车 舒适性第二章公路线性一、平面线性1 平面线形三要素： 曲率为零的线形： 直线 曲率为常数的线形： 圆曲线 曲率为变数的线形： 缓和曲线 缓和曲线：同向 曲

3、线间最小长度： 6V；反向 ：2V；2 行车视距的含义： 为了行车安全，驾驶员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面 有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必须的 最短距离a 行车视距包括： 停车视距 会车视距 超车视距b 停车视距 : ST = S1 + S2 + S3 反应距离 刹车距离 安全距离c 会车视距 ：同一车道上对向行驶的汽车能及时刹车所必须的最短安全距离。为2 倍的停车视距 。二、纵面线形1 纵断面图 由直线 和竖曲线坡度 i ：坡度线的两端高差与其水平长度 比值 的百分数。2 合成坡度： 指由路线纵坡与弯道超高横坡(路拱横坡)组合而成的坡度，其方向

4、为 流水线方向 。i合2 i h超高横坡或路拱横坡z i Z路线设计纵坡坡度(%);(%).3 竖曲线的设计及计算a 坡度差： <0: 为凹形竖曲线， >0:为凸形竖曲线L : 竖曲线的长度 (m) L R4 爬坡车道： 陡坡路段正线行车道外侧增设的供载重汽车行驶的专用车道 沿上坡方向载重汽车的行驶速度降到规范规定的允许最低速度下时，可设置爬坡车道； 上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。三、路线横断面路堑 - 碎落台，路堤 - 护坡道1 中间带的作用 ：起诱导视线作用。高速公路必设中间带。2 超高 当曲线半径小于不设超高的半径，要安全舒适的以设计行车速度行使

5、， 克服由离心力产生的滑移 危险，把行车道设成外侧高、内侧低的 单坡面 。2.设置的条件 R<R不设超高的最小半径 。超高缓和段的长度：一 般和缓和曲线长度相同。3 加宽： 汽车在弯道上行使，形成 前轴 外轮轨迹 曲率半径大 ，后轴 内轮轨迹 曲率半径小 ，汽车在弯道时行 使所需宽度大于在直线上行使所需宽度，将平曲线内侧加宽的型式。设置的条件R<=250m4 路基土石方数量计算 平均断面法(棱柱法) 第三章路线交叉一、平面交叉V F1F2 L1 道路与道路或道路与铁路相交的部位称为 道路交叉口；2 产生冲突点最多的是 左拐弯车辆3 冲突点的计算 分流点 =合流点 =n*(n-2)

6、、冲突点 = n*n*(n-1)*(n-2)/64 消除冲突点的方法： a、实行交通管制； b、渠化交通 ( 平面交叉 ) ； c、设置立体交叉 。5 平面交叉口的基本要求： 保证车辆与行人以最短的时间顺利通过，通行能力适应各条道路要求，保证转 弯车辆的行车稳定，同时符合排水要求二、立体交叉1 立体交叉口 1. 按相交道路跨越方式划分 (1) 上跨式 (2) 下穿式 2. 按交通功能划分 ( 分离式和互通式 )第二篇路基路面工程第一章 路基工程一、路基工程导论1 路基设计基本要求 ： 足够的强度和刚度 ; 足够的水温稳定性 ; 足够的整体稳定性2 路基可分为 ：路堤 、路堑 、填挖结合 路基三

7、种。3 路基的几何尺寸由 宽度、高度和边坡 组成横断面的尺寸4 路基的干湿类型 与(不利季节路槽下 80CM土层的平均相对含水量 Wx)有关。类型： 干燥，中湿，潮湿， 过湿。二、路基排水1 路基排水： 地面排水设施 1 边沟和截水沟 2 跌水和急流槽 3 虹吸管( 涵)。地下排水设施 盲沟，渗沟和渗井 ,其特点是排水量不大， 主要是以 渗流方式 汇集水流，并就近排出路基范围 以外2 明渠水力计算验算公式QSSQ过水断面面积 ：2bh mh2湿周 x： x b k:kh系数 k 2 1 m2水力半径 R： Rx流速 V V c Ri流量 Q V1. 容许的最小流速与最大流速VminR 2Vmi

8、n V Vmax三、路基稳定性验算1 分析方法：直线滑动面法（适用于砂石土、砂土、砂性土） ；圆弧滑裂面法（适用于粘性土路基）2 边坡坡面防护： 主要是 保护边坡表面 从而保护整体稳定性，兼顾路基美化和协调自然环境。包括 植物防 护和矿料防护路堑开挖纵挖法 横挖法 混合法四、路基建筑1 影响压实 的主要因素 1 含水量 2 土质 3 压实功 4 温度 5 压实厚度最佳含水量和最大干密度2 压实度100 m ax m ax概念：现场压实后土的 干密度 与室内用重型击实试验测定的土的 最大干密度 的比值的百分数。%r : 现场压实后土的干密度 ;（g/cm3）;rmax: 土的最大干密度 （g/c

9、m3）;第二章路面工程一、路面工程绪论1 对路面的基本要求 1. 强度和刚度 2. 水温稳定性 3. 耐久性 4. 表面平整性 5. 抗滑性 6. 环保性2 路面结构层包括 ：面层（包含磨耗层） 、基层 和垫层（副基层）面层 承受车轮垂直力和水平力作用和自然气候影响 应平实坚固、耐磨抗滑，并具有不透水性能。分层作用基层 承受面层传来的作用，并扩散到垫层 除了具有强度外，还应该具有足够的水稳定性。由 半刚性材 料（石灰土，水泥砂砾等）和碎砾石材料做成。垫层 为了改善土基的湿度和温度状况， 用来隔离路基土中水的上冒或防止路面下的冰冻深度深入至土基 引起冻融翻浆 。又称 隔离层或隔温层 。 常用材料

10、有 砂石、炉渣、片石和二灰集料 等。3 路面分为 ： 刚性路面 、柔性路面 、 半刚性路面 三大类a 半刚性材料 ：无机结合料（水泥、石灰）性路面的对比 柔性路面和刚柔性路面的特点： A优点：1有弹性、柔性较好， 2路面无接缝，易于养护维修 3 平整度好，行车舒适性较 好，4 投资少，易于施工，进度快 B缺点：1刚度较小抗拉强度较低，荷载作用下变形较低大，其下基层需 要承受荷载 2 土基和基层强度对路面结构的整体有较大的影响3，受温度的影响较大。刚性路面的特点： A优点：1.具有较高强度 ,稳定性好 ,使用寿命长 （2030 年）；2.路面粗糙，抗滑性好，抗 磨耗能力强； 3.经常性维修和养护

11、费用少； B缺点：1.水泥用量大 （每方砼需水泥 330kg）；2.混凝土需要湿 治养生开放交通较迟； 3. 接缝是路面的薄弱部分，行车引起车辆振动，易导致路面破坏； 4. 混凝土板破 坏后，修复困难、影响交通二、沥青路面1 沥青路面定义 ：使用沥青作为粘结料修筑的面层并与各类基层和垫层所组成的路面。又成为黑色路面。2 沥青路用性质的三大主要指标有 ：1、粘性 针入度； 2、塑性 延度； 3、温度稳定性 软化点； 按照强度构成原理分为嵌挤式和密实式两类。3 沥青灌入式路面 浅贯入 ：厚度 4 5cm深贯入 ：厚度 68cm4 根据沥青路面的技术特性分 1 沥青表面处治 指用沥青和集料按照层铺法

12、或拌和法铺筑而成的厚度不超 过 3cm 的沥青路面。 作用 ：不承重，作为磨耗层保护路面 2 沥青贯入式路面 指将沥青贯入基本压实成型的 碎石层后再撒铺嵌缝料逐层压实的路面。浅贯入 ：厚度 4 5cm深贯入 ：厚度 68cm上拌下贯：表面加铺拌和层，此时拌和层的厚度宜为 34cm，总厚度为 7 10cm。 沥青路面使用的沥青材料有石油沥青、煤沥青、液体石油沥青、沥青乳液等5 沥青路面的破坏形式 （ 1）裂缝 2）沉陷、车辙（ 3）推移 4）坑槽、泛油 破坏状态 1 路面表面产生较大 的弯沉变形； 2 路面结构层被拉裂； 3 路面结构层的剪切破坏三、柔性路面设计路面设计弯沉值 Ld： 路面在设计

13、年限末期的不利季节，在设计标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉 值。：ld 600Ne 0.2 Ac AsAb路表实测弯沉值 Ls （0.01mm） ls 1000 2 p cFE1第三篇桥梁工程1 跨径的增长和承载的增大 是反映桥梁技术水平的主要指标。中小跨径桥梁 构件，以 装配式结构 为主。 大跨径桥梁 多采用 悬臂式施工 技术2 桥梁五大部件：上部结构 1 桥跨结构 是路线遇到障碍中断时，跨越这类障碍的结构物 2 支座系统 支撑上 部结构并传递荷载于桥梁敦台上，保证上部结构在荷载、温度变化或其他因素作用所预计的位移功能 下部 结构 3 桥台桥台位于桥的两端，兼起挡墙作用。 4 墩台 在河

14、中或岸上支撑两侧桥跨上部结构的建筑物。 5 墩台基础 将桥墩（台）传来的荷载分布到地基土壤基岩中去3桥梁的主要术语 1净跨径（ L0） 2总跨径（ L0） 3计算跨径（ l ）4标准跨径（ lb ）5桥梁全长（ L）6桥 梁高度（ H1）7桥下净空高度（ H）8建筑高度（ h或h'）9净矢高（ f0 ）10计算矢高（ f ）11矢跨比（ f / l ） 12 涵洞 （名词解释）洪峰季节河流中的最高水位称为 高水位 。 桥梁设计中按照规定的设计洪水频率计算所得的高水位，称为 设计洪水位 。枯水季节的最低水位称为 低水位 ；净跨径 L0：对于梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台 ）间的

15、净距；对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。总跨径 L0：多孔桥梁中各孔净跨径的总和，反映桥下宣泄洪水的能力。计算跨径 l ：指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；对于拱式桥是相邻拱脚截面形心点之间的水平距 离。桥跨结构的力学计算以此为基准。 （ 拱轴线）桥梁全长 L：桥梁两个桥台的侧墙或八字墙后端点间的距离。桥梁高度 H1：指桥面与低水位之间的高差，或桥面与桥下线路路面之间的距离。 桥下净空高度 H：是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离。建筑高度 h 或 h' ：是桥上行车路面至桥跨结构最下缘之间的距离。标准跨径 lb ：对标准设计或新建桥涵跨径在 6

16、0m以下时， 一般均应尽量采用。 从 0.75m60m，共分 22 种。 对于梁式桥指两相邻桥墩中线之间的距离，对于拱式桥，则是净跨径。净矢高 f0 ：从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离。计算矢高 f ：从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。矢跨比 f /l ：是拱桥中拱圈 （或拱肋 ）的计算矢高与计算跨径之比，又称为拱矢度，反映拱桥受力特性的 指标。涵洞 ：用来宣泄路堤下水流的构造物；多孔跨径的全长不到8m和单孔跨径不到 5m的泄水结构物。4 按桥梁结构受力不同分为 梁式、拱式、刚架桥、吊桥 （ 悬索桥 ） 、斜拉桥、组合体系桥 桥梁的各种体系的受力特点梁

17、式桥 ：在竖直荷载作用下，梁的截面只承受弯矩，支座只承受竖直方向的力的桥梁结构型式。拱式桥 ：拱桥的主要承重结构拱圈或拱肋，在竖向荷载作用下，桥墩或桥台不仅承受竖向力 而且将承受 水平推力 。刚架桥 ：受力介于梁桥和拱桥之间；建筑高度小，降低线路标高，改善纵坡，减少路堤土方量；普通钢筋 混凝土的钢架桥施工较困难，梁柱钢接处易发生裂缝。吊桥（悬索桥 ） ：采用高强度的钢缆，发挥其抗拉性能，可设置特大跨径；钢缆易于运输，结构的构件组成 轻，便于无支架悬吊拼装；在山岭地带，多采用吊桥；自重轻，结构刚度差。斜拉桥： 主梁尺寸减小，自重降低，节省结构材料，增加跨越能力；与吊桥相比，结构刚度大，结构变形 小，抵抗风振的能力好。组合体系桥： 其承重结构由几种结构型式组合而成的桥梁型式。5 桥梁的分类a按用途分 1 公路桥、2铁路桥 、 3公路铁路两用桥 、农桥、人行桥，各种专用桥b 按主要承重结构材料分 1 圬工桥 2 钢筋混凝土桥 3 预应力混凝土桥 4 钢桥 5 木桥c 按跨