《土木工程概论（第2版）》课件 项目一：铁道工程

项目一：铁道工程01铁道工程发展概述02轨道结构03轨道铺设01铁道工程发展概述1.铁路在交通运输体系中的地位问题1：现代化民用运输方式有哪些？公路运输：铁路运输：航空运输：水运运输：管道运输：机动灵活，是短途运输的主力。运输能力大，运输成本低。速度高、运达快，但能耗大、成本高、运力有限。投资省、运力大、成本低、能耗少。投资省、运力大、建设周期短、占地极少，是输送油、汽的最佳运输方式。主力客运我国疆域辽阔，人口众多，中长距离的出行需要运力大、运费低的铁路运输。货运我国东部工业发达，中西部资源丰富，形成了北煤南运、西煤东运、南粮北调等大宗货物的长距离运输格局、只有铁路才能承担这样繁重的运输任务。缺点（1）受轨道限制，灵活性差，须有其他方式集散客货（2）建设投资大、时间长，大量资金物质用于如路基、站场等设施建设，一旦停运，不易转让回收，损失大。铁路运输的特点：1.铁路在交通运输体系中的地位2.中国铁路发展概况中国铁路的出现：1865年，英国商人杜兰德在北京宣武门外沿着护城河修建了一条一里长“展览铁路”德小铁路，这是中国出现最早的一条铁路。慈禧太后：观者骇怪，勒令把它拆掉。中国第一条营业铁路：1876年，上海怡和洋行英商在上海修建了淞沪铁路(从吴凇到上海)，全长15公里；经营了一年多时间后，清政府用28万两白银将其赎回，全部被清政府赎回拆除了。唐胥铁路开创第一1881年6月9日，中国第一条铁路——唐山至胥各庄铁路，历经磨难终于动工兴建。7月1日，开平矿务局总工程师、英国人薄内的夫人在唐山钉下了第1枚道钉，11月工程告竣。唐胥铁路全长11公里，轨距为1.435米，每米轨重15公斤，共耗银11万两。由于这段铁路用骡马牵引货车，所以被世人称为“马车铁路”。中国自主设计并建造的第一条铁路——京张铁路(丰台柳村—张家口)京张铁路总设计师：詹天佑(1861—1919)，江西婺(wu)源人。我国杰出的爱国工程师、铁路工程专家。1906年开工建设，1909年建成通车。2.中国铁路发展概况2.中国铁路发展概况我国铁路工程的先驱——詹天佑(1861-1919)在1905-1909年间，他创造了中国独立建造铁路(京张铁路)的奇迹。他在当时国内外政治经济的巨大压力下，在崇山峻岭的极复杂地形、地质条件下，以有限的经费(仅及其他铁路每公里造价的1/3~1/2)，按照“使用复式大功率机车”、“33.33%坡度”、“最合理选线”的配合设计，越过海拔2000米的八达岭。这条铁路成为当时一项奇迹，闻名中外，火车能顺利爬上33.33%的坡度也成为世界之最。“中国土木工程詹天佑大奖”简称“詹天佑奖”，1999年设立，是中国土木工程领域工程建设项目科技创新的最高荣誉奖。该奖由中国土木工程学会和北京詹天佑土木工程科技发展基金会联合设立。目的：推动土木工程建设领域的科技创新活动，促进土木工程建设的科技进步，进一步激励土木工程界的科技与创新意识；“詹天佑奖”又被称为建筑业的“科技创新工程奖”。2003年由每两年评选一次改为每年评选一次。2.中国铁路发展概况起讫站：成都——重庆里程：505公里开工时间：1950年6月15日竣工时间：1952年6月13日意义：新中国成立之后铺筑的第一条铁路，筑路工人最多时达到15万人。尽管是用灯笼火把照明，钢钎、大锤、十字镐开凿，仍展示出让高山低头、令江水让路的英雄气概。新中国第一条铁路——成渝铁路2.中国铁路发展概况起讫站：宝鸡——成都里程：669公里开工时间：1952年7月1日成都

1954年1月宝鸡竣工时间：1961年8月15日意义：1、是沟通西北与西南的第一条铁路干线，也是突破“蜀道难”的第一条铁路。

2、宝鸡至凤州段，是中国的第一条电气化铁路。我国第一条电气化铁路——宝成铁路2.中国铁路发展概况起讫站：成都——昆明里程：1096公里意义：1、工程艰巨浩大。全线共完成正线铺轨1083.3公里，路基土石方9688万立方米；隧道427座，总延长344.7公里，其中长度在3公里以上的共有9座；桥梁991座，总延长106.1公里。全线桥隧总延长占线路长度41.6％。

2、荣获国家颁发的“科学技术进步特等奖”。蜀道不再难——成昆铁路2.中国铁路发展概况起讫站：包头——兰州里程：990公里开工时间：1954年10月竣工时间：1958年7月意义：全线有140公里在沙漠中穿行，采取的防沙、治沙措施曾获1987年国家科学技术进步特等奖。中国第一条沙漠铁路：包兰铁路2.中国铁路发展概况起讫站：兰州——乌鲁木齐里程：2423公里时间：1952年10月-1962年12月特点：1经过“百里风区”、“三十里风口”，施工和运输极为困难。

2、距兰州西站35公里的河口黄河大桥，是中国自己设计和施工的第一座黄河大桥。新丝绸之路——兰新铁路2.中国铁路发展概况起讫站：大同——秦皇岛目的：增加晋煤外运通道特点：重：开行重载单元列车；大：大通道、大运量；高：高质量、高效率。我国第一条重载单元铁路——大秦铁路2.中国铁路发展概况起讫站：北京——香港九龙里程：2360公里意义：1、是一条南北干线，对于缓解南北铁路运输的紧张状况起重要作用

2、同时加强了内地与港澳地区的联系，有利于维持港澳地区的长期稳定和繁荣。纵贯大陆第三路——京九铁路2.中国铁路发展概况起讫站：南宁——昆明里程：898公里开工时间：1990年12月24日东段

1991年12月19日西段

1993年4月18日贵州段竣工时间：1997年底特点：体现20世纪90年代设计、筑路水平。大西南的希望之路——南昆铁路2.中国铁路发展概况起讫站：秦皇岛——沈阳里程：404公里开工时间：1999年8月16日竣工时间：2003年10月12日意义：1、是中国铁路的里程碑式的建筑；

2、是中国铁路步入高速化的起点；

3、是中国自己研究、设计、施工的时速250公里的第一条快速铁路客运专线。中国内地第一条高速铁路——秦沈客运专线2.中国铁路发展概况起讫站：西宁——拉萨里程：1956公里特点：1、目前世界上海拔最高、线路最长的高原铁路；

2、工程投资大，静态投资为223.8亿元，动态总投资262.1亿元。世界最长的高原铁路——青藏铁路青藏铁路格拉段标高全部在海拔3000米以上，其中海拔高度4000米的地段有965公里。格拉段历经4年，2005年10月15日，全线贯通。青藏铁路，被誉为“天路”，是实施西部大开发战略的标志性工程，是中国新世纪四大工程之一。2.中国铁路发展概况青藏铁路、南水北调、西气东输、西电东送提问：中国新世纪“四大工程”是哪四个？2.中国铁路发展概况3.中国铁路发展规划02轨道结构1.钢轨钢轨是铁路轨道的主要组成部件。它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。在电气化铁道或自动闭塞区段，钢轨还可兼做轨道电路之用。特点：刚度、韧度、硬度、顶面粗糙等。钢轨断面1.钢轨钢轨接头联结零件包括夹板、螺栓、螺母、垫圈等组成部分。作用是联结钢轨，保持轨线的连续性，并传递和承受弯矩和纵、横向作用力。夹板是承受弯矩、传递纵向力、阻止钢轨伸缩的重要部件。接头螺栓、螺母是钢轨接头处用以夹紧夹板和钢轨的配件，使夹板与钢轨连接牢固可靠，贴合紧密，但又必须保证在气温变化时轨端能在两夹板间作部分纵向移动。2.钢轨接头钢轨焊接是指将标准长度的钢轨在工厂或现场用焊接方法焊接成所需长度的长钢轨，铺设于无缝线路的一种钢轨联结方式。发展无缝线路技术，由于消灭了钢轨了接头，不仅可以提高行车平稳性，降低牵引阻力，减少养护维修工作量，而且大大减少了钢轨接头破损，是合理使用钢轨的有效措施之一。钢轨焊接的主要方法有闪光接触焊、气压焊、铝热焊三种。2.钢轨接头2.钢轨接头普通线路钢轨接头，应根据钢轨长度，轨温变化及钢轨伸缩规律预留轨缝，轨缝要求：高温时，钢轨膨胀不会导致轨道挤压变形；低温时，钢轨收缩不会导致接头拉压变形。轨缝作用：适应钢轨热胀冷缩的需要。锈蚀、折断、磨耗。（1）采用合金钢轨或铺设重型轨；（2）轨顶全长淬火，以提高钢轨耐磨和抗压性能；（3）加强和改进线路结构，提高线路维修质量,以改善钢轨的工作条件；（4）小半径曲线外轨内侧应定期涂油以减少侧面磨耗；（5）对有伤损的钢轨及时焊补、修理或改铺到次要线路上。典型钢轨损伤及延长钢轨使用寿命的措施3.轨枕

在轨道结构中，轨枕的功用是承受来自于钢轨上的各种力，传递至道床，同时轨枕还起着保持钢轨方向、轨距和位置等作用。

1)承受钢轨的垂直力、水平力。

2)传递这二力给道床和路基。

3)保持钢轨方向、位置、轨距。功能：按照制作材料分：主要有混凝土枕、木枕和钢枕。目前主要是预应力混凝土枕（抗弯能力）和轨枕板。按其用途（或使用部位）分：一般线路上轨枕、道岔上用的岔枕和钢梁桥上用的桥枕。线路上轨枕一般长为2.5m;岔枕和桥枕有2.6～

4.85m不等。分类：4.联结零件接头联结零件：用来联结钢轨间的接头。中间联结零件：将钢轨紧扣在轨枕上。（扣件）钢轨接头联结形式：1）按左右股钢轨接头位置划分：相对式(对接)、相互式(错接)2）按钢轨接头与轨枕相对位置划分：悬接式、单枕承垫式、双枕承垫式3）按接头用途及工作性能划分：普通接头、导电接头、异形接头、绝缘接头、尖轨接头、冻结接头、胶结接头及焊接接头。扣件：1）性能要求：①有足够的强度。②有足够的耐久性。③有一定的弹性。④构造简单，便于安装和拆卸。2）分类：木枕扣件、混凝土枕扣件3）木枕扣件：分开式、混合式分开式：分开式是将垫板分别与轨枕和钢轨单独扣紧。混合式：混合式是先用道钉把垫板与木枕扣紧，然后再用道钉将钢轨、垫板和木枕三者同时联结。混合式扣件零件少，安装成本低，但扣紧力不如分开式。4.联结零件混凝土枕扣件：板式扣件、弹条I型、Ⅱ、Ⅲ型扣件。（1）扣压力足。当钢轨弯曲、转动时，不会导致钢轨沿垫板发生纵向移动。（2）适当的弹性。混凝土枕的弹性比木枕差许多，其弹性主要由扣件提供。（3）具有绝缘性能。1）弹条I型扣件弹条I型扣件主要由ω形弹条、螺纹道钉、轨距挡板、挡板座及弹性橡胶垫板等组成。随着高速、重载运输的发展，对于重型和特重型轨道，弹条I型扣件已显能力不足。（弹条的扣压力不足和弹程偏小弹条设计安全强度储备不足）4.联结零件2）弹条Ⅱ型扣弹条Ⅱ型扣件除弹条采用新材料重新设计外，其余部件与弹条I型扣件通用。优点：扣压力大，强度安全储备大，残余变形小。适用于Ⅱ型或Ⅲ型混凝土枕的60kg/m钢轨的线路。4.联结零件3）弹条Ⅲ型扣件它由弹条、预埋铁座，绝缘轨距块和橡胶垫板组成。弹条Ⅲ型扣件是无螺栓无挡肩扣件。无螺栓无挡肩扣件是世界各国轨枕扣件发展的趋势，特别适用于重载大运量、高密度的运输条件。4.联结零件5.道床什么是道床道床铺设在路基面上的石碴（道碴）垫层，介于轨枕与路基之间，是轨道的重要组成部分。1）承受来自轨枕的压力，均匀的传递到路基；

2）固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向移动，保持轨道的稳定；

3）提供轨道弹性，缓和机车车辆轮对对钢轨的冲击；

4）提供良好的排水性能，减少路基病害；便于轨道养护维修作业。道床的功用常用的道碴材料有：碎石（新建、改建正线）、天然级配卵石、筛选卵石（中型轨道）、粗砂及熔炉矿渣等。5.道床道床断面为梯形，主要有三个要素：道床厚度-h；顶面宽度-b；边坡坡度-i。道床厚度应根据运量、轴重、行车速度等运营条件和道碴质量、路基强度及轨枕间距等轨道条件确定。道床顶面宽度与轨枕长度和道床肩宽有关。（砟肩）一般情况肩宽在450～500mm道床断面5.道床6.防爬设备列车运行时，车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外，还产生一个纵向水平推力，能引起钢轨的纵向移动，有时甚至带动轨枕沿着线路方向一起移动，此种现象称为轨道的爬行。爬行的定义影响线路爬行的因素1）在长大下坡、进站地段，列车减速、限速、制动；2）运量大，爬行量也大，爬行方向与列车运行方向一致；3）列车轴重大、速度高，则沿着运行方向爬行也大；4）线路状态不良，扣件松弛，道床松散，爬行也大。防止爬行，需要加强接头扣件、中间扣件的扣紧力。扣紧力的加强，是通过安装防爬设备实现的。将防爬器扣紧在钢轨底部,使其档板紧靠轨枕,把钢轨的爬行力传递给轨枕并与防爬支撑配合使用,阻止钢轨的爬行力。防止爬行的措施6.防爬设备道岔是铁路轨道的重要组成部分。由于道岔数量多、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。7.道岔1.线路的连接设备引导铁路机车车辆由一条线路进入另一条线路。主要有各类单式和复式道岔。2.线路的交叉设备引导机车车辆由一条线路跨越另一条线路。主要有直角交叉和菱形交叉。道岔的作用7.道岔3.连接与交叉设备既可以引导铁路机车车辆由一条线路进入另一条线路，也能够引导机车车辆由一条线路跨越另一条线路。道岔的作用7.道岔03轨道铺设1.准备工作1.铺轨施工文件：掌握平、纵断面及建筑物变更设计等重要内容，根据自身铺轨能力编制实施性施工组织设计，指导施工。2.筹建铺轨基地：是新建铁路的一项临时性工程，是铺轨材料的装卸、存放、轨料加工以及轨排组装、列车编组、发送的场所，是铺轨工程的后方基地。3.其他工作：路基整修、线路复测、