第5章交通土建工程.ppt

第5章 交通土建工程,土 木 工 程 概 論,5.1 道路工程 5.2 鐵路工程 5.3 機場工程 5.4 隧道工程,一個完整的交通運輸體系是由鐵路、道路、水運、航空和管道五種運輸方式構(gòu)成的大系統(tǒng)，共同承擔著客、貨的集散與交流。,土 木 工 程 概 論,第 5 章 交通土建工程,鐵路：運輸能力大，速度較快，運輸成本和能耗都較低，通用性能好，受自然條件的影響也比較小，宜于承擔中長距離貨運和大宗物資的運輸，但是鐵路建設(shè)投資大，建設(shè)周期較長。,土 木 工 程 概 論,第 5 章 交通土建工程,航空運輸：在快速運送旅客，運輸緊急物資方面顯示出優(yōu)越性，宜于承擔大中城市間長距離客運以及邊遠地區(qū)高檔和急需物資的運輸，但運輸成本高，能耗大。,土 木 工 程 概 論,第 5 章 交通土建工程,管道運輸：用于原油、成品油等運輸。 水路運輸：低廉的運價顯示明顯的經(jīng)濟效益。 道路運輸：可承擔其他運輸形式的客貨集散與聯(lián)系，承擔鐵路、水運、空運固線外延伸運輸業(yè)務(wù)，最大優(yōu)點是投資少，機動靈活，可以深入到每個角落。,土 木 工 程 概 論,第 5 章 交通土建工程,道路：是一種帶狀的三維空間人工構(gòu)造物，它包括路基、路面、橋梁、涵洞、隧道等工程實體。 道路結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：要求用最小的投資，使得道路在自然力及車輛荷載的共同作用下，在使用期限內(nèi)，保持良好狀態(tài)，滿足使用要求。,土 木 工 程 概 論,5.1 道路工程,道路工程的基本體系組成,道路工程基本體系組成圖,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,按使用特點分為：公路、城市道路、廠礦道路、林區(qū)道路以及鄉(xiāng)村道路。 1.公路的分類和分級 根據(jù)公路的作用和使用性質(zhì)，將公路劃分為,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,國家干線公路 (國道) 省級干線公路 (省道) 縣級干線公路 (縣道) 鄉(xiāng) 級公路 (鄉(xiāng)(鎮(zhèn)) 道) 專 用 公 路,五種類型,國道由國家統(tǒng)一規(guī)劃，所在各省市自治區(qū)負責建設(shè)、管理、養(yǎng)護 省道在國道網(wǎng)基礎(chǔ)上，由省規(guī)劃干線、干路。并建設(shè)、管理、養(yǎng)護 縣道主要路段由省統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)和管理，一般路段由縣自定并建設(shè)、管理和養(yǎng)護 鄉(xiāng)(鎮(zhèn))道主要為鄉(xiāng)村服務(wù)，由縣統(tǒng)一規(guī)劃組織建設(shè)、管理和養(yǎng)護 專用道為廠區(qū)、林區(qū)、礦區(qū)、港區(qū)的道路，部門自行規(guī)劃、建設(shè)、管理和養(yǎng)護,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,我國的公路等級根據(jù)交通量、使用任務(wù)和性質(zhì)可劃分為五個等級：,土 木 工 程 概 論,五個等級,高速公路 一級公路 二級公路 三級公路 四級公路,5.1.1 道路的分類,設(shè)計年限平均日交通量： 高速公路：專供汽車分向、分車道行駛， 全部控制出入的干線公路 年平均日交通量25000 - 100000輛 一級公路：專供汽車分向、分車道行駛的公路 年平均日交通量15000-55000輛 二級公路：5000-15000輛 三級公路：2000-6000輛 四級公路：雙車道2000輛、單車道 400輛,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,公路技術(shù)標準 在一定自然環(huán)境條件下能保持車輛正常行駛性能所采用的技術(shù)指標體系 是根據(jù)理論分析、建設(shè)經(jīng)驗及國家政策而定的，是國家的法定技術(shù)要求，反映公路建設(shè)技術(shù)方針和生活水平 有“幾何標準”、“載重標準”和“凈空標準”三種 幾何標準（線形標準） 確定路線線形幾何尺寸的技術(shù)標準 載重標準 依據(jù)汽車載重標準等級進行道路結(jié)構(gòu)設(shè)計 的技術(shù)標準 凈空標準 依據(jù)汽車外輪廓尺寸和軸距來確定道路尺寸 的技術(shù)標準,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,土 木 工 程 概 論,公路主要技術(shù)指標的確定： 由路線在路網(wǎng)中的功能、規(guī)劃交通量、交通組成和設(shè)計速度等因素確定 設(shè)計速度是最重要指標，對公路幾何形狀、工程費用和運輸效率影響最大，考慮路線使用功能和規(guī)劃交通量根據(jù)國家技術(shù)政策制定 經(jīng)濟、國防意義重要，交通量大的路線用高設(shè)計速度；反之設(shè)計速度較低 政治經(jīng)濟、國防意義重要的公路 (通向機場、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、重點游覽區(qū)或軍事用途) 盡管交通量不大亦用較高設(shè)計速度,5.1.1 道路的分類,土 木 工 程 概 論,各級公路的主要技術(shù)指標匯總表,5.1.1 道路的分類,2. 城市道路的分類 按在路網(wǎng)中地位、交通功能及對沿線建筑服務(wù)功能分： 1快速路 雙向行車道、中央設(shè)有分隔帶、進出口全控制或部分控制，為城市提供大量、長距離、快速交通服務(wù) 如北京的三環(huán)路和四 環(huán)路、上海外環(huán)線等 交叉路口建立體交叉， 中央有隔離帶、有時全封閉,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,2主干路 連接城市主要分區(qū)的干路，以交通功能為主一般為三幅或四幅路 主要功能是運輸、要保證車速、應(yīng)據(jù)交通定量車道數(shù)、線形順捷，交叉口宜少，以減少干擾， 平面交叉有交通控制措施 有些城市以高架式的 道路實現(xiàn) 如上海的內(nèi)環(huán)高架路等,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,3次干路 一個區(qū)域內(nèi)的主要道路，配合主干道共同組成城市的干道網(wǎng)，聯(lián)系城市各部分與集散交通、一般快慢車混用 4支 路 次干路與街坊路的連接線，解決局部地區(qū)交通，以服務(wù)功能為主，路兩側(cè)常建有商業(yè)建筑等,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,城市道路設(shè)計年限規(guī)定： 快速路 20年 主干路 20年 次干路 15年 支 路 10-15年,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,道路通行能力： （道路規(guī)劃設(shè)計依據(jù)和檢驗道路是否充分發(fā)揮作用、是否阻塞的理論依據(jù)） 一條道路在單位時間內(nèi)， 道路與交通正常條件下，保持一定速度安全行駛時，可通過的最大車輛數(shù) 影響通行能力的主要因素： 道路、交通條件、汽車性能、氣候環(huán)境條件等,土 木 工 程 概 論,5.1.1 道路的分類,道路設(shè)計考慮幾何和結(jié)構(gòu)兩方面 幾何設(shè)計 道路線形設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計 用最小投資，使道路在自然力及車輛荷載共同作用下、在使用期限內(nèi)保持良好狀態(tài)、滿足使用要求,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),公 路 設(shè)置在大地表面供車輛行駛的帶狀構(gòu)筑物 由幾何(或稱線形)+結(jié)構(gòu)兩部分組成 1.公路的幾何組成（線形組成） 因自然條件或地形限制, 公路平面有轉(zhuǎn)折、縱面有起伏、轉(zhuǎn)折點兩側(cè)相鄰直線處，用一定半徑的曲線連接（滿足車輛行駛順暢、安全和速度的要求） 路線在平面和縱面上均由直線和曲線組成,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),平面上有轉(zhuǎn)折,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),縱面上有起伏,公路選線方案的基本原則和方法： 路線方案（路線設(shè)計的最根本問題）是否合理 直接關(guān)系到公路工程投資和運輸效率， 影響路線在路網(wǎng)中否能起作用， 是否滿足國家政治、經(jīng)濟、國防要求 和長遠利益（更重要）,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),2.公路的結(jié)構(gòu)建設(shè) （1）公路的路基建設(shè) 路基是行車部分的基礎(chǔ)，是用土、石按一定尺寸、結(jié)構(gòu)要求筑成的帶狀土工構(gòu)筑物 幾何尺寸有高度、寬度和邊坡 路基須有力學(xué)強度、穩(wěn)定性和經(jīng)濟合理，保證行車部分的穩(wěn)定性、防止自然破壞力的損害 橫斷面形式：路堤、路塹和半填半挖三種,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),路 堤：一般路堤、軟土路堤、沿河路堤、護腳路堤等 路 塹：開挖地面而成的路基，兩旁設(shè)排水邊溝 基本形式：全挖式、臺口式和半山洞式 半填半挖路基：路堤和路塹的結(jié)合形式,土 木 工 程 概 論,路 基 橫 斷 面 形 式 a)路堤示意 (b)路塹示意,路基高度：由路線縱斷面設(shè)計確定 路基寬度：據(jù)設(shè)計交通量和公路等級定 路基邊坡：會影響路基的整體穩(wěn)定性,5.1.2 公路建設(shè),（2）公路的路面建設(shè) 公路路面是用各種堅硬材料分層鋪筑于路基頂面的構(gòu)筑物 供汽車安全、迅速和舒適地行駛 有足夠的力學(xué)強度、良好的穩(wěn)定性、表面平整和抗滑性能力 按其力學(xué)性質(zhì)分：柔性路面+剛性路面兩大類 柔性路面：碎石路面和各種瀝青路面 剛度較小，抗拉強度低，變形大， 路面彈性較好，無接縫，行車舒適性好 剛性路面：水泥混凝土路面 強度高，剛性大，板體性好，路面變形小,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),常用材料： 瀝青、 水泥、 碎石、 粘土、 砂、 石灰、 工業(yè)廢料等等,土 木 工 程 概 論,路面結(jié)構(gòu) (a)低、中級路面 (b)高級路面,5.1.2 公路建設(shè),（3）公路排水構(gòu)筑物 （專門的排水設(shè)施 地面排除系統(tǒng)） 為確保路基穩(wěn)定，免受地面水和地下水的侵害 按排水方向分：縱向排水橫向排水 縱向排水設(shè)施：邊溝、截水溝和排水溝等 橫向排水設(shè)施：橋梁、涵洞、路拱、過水路面、滲水路堤和渡水槽等,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),（4）公路特殊構(gòu)筑物 隧道、懸出路臺、防石廊、擋土墻和防護工程等 隧 道：翻山越嶺或穿過深水時、為使公路從地層內(nèi)部或水層下通過而修建的構(gòu)筑物（為改善線形和縮短路線長度 開鑿隧道） 防護工程：陡嶺山坡或沿河一側(cè)路基邊坡受水流沖劇或不良地質(zhì)現(xiàn)象路段，為保證路基穩(wěn)定，加固路基邊坡所建的人工構(gòu)筑物,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),懸出路臺：山嶺地帶修筑公路，為保證公路連續(xù)、路基穩(wěn)定和確保行車所需修建懸臂式的路臺 防石廊：山區(qū)或地質(zhì)復(fù)雜地帶，為保證行車安全所修建的構(gòu)筑物 擋土墻：陡嶺山坡或沿河岸修筑公路，為保證路基穩(wěn)定和減少填、挖方工程量而修建的構(gòu)筑物,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),（5）公路沿線附屬結(jié)構(gòu)建設(shè) 各種基本結(jié)構(gòu)交通管理設(shè)施、交通安全設(shè)施、服務(wù)設(shè)施和環(huán)境美化設(shè)施等 交通管理設(shè)施： 為行車安全，告知前面路況特點，沿線設(shè)置交通標志和路面標線等,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),三類公路交通標志： 指示標志： 指示司機行駛方向、行駛里程及長期停車地等的標志 警告標志： 指示前方有行車障礙物或行車危險的地方，警告司機集中注意力，確保行車安全的標志 禁令標志： 指出各種必須遵守的交通限制的標志 （限速、載重和不準停車等）,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),路面標線：布設(shè)在路面上的一種交通限制的標志 白色連續(xù)實線 不準逾越的車道分界線 白色間斷線 車輛可以逾越的車道分界線 白色箭頭 指引汽車左、右轉(zhuǎn)彎或直行 黃色連續(xù)實線 嚴禁車輛逾越的車道分界線等 交通安全設(shè)施：為行車安全，急彎、陡坡等路段設(shè)置的護欄、護柱等必要安全設(shè)施 服務(wù)性設(shè)施：渡口碼頭、汽車站、加油站、修理站、停車場、餐廳、旅館等。 環(huán)境美化設(shè)施：路兩側(cè)和中間分隔帶綠化等，以美化，環(huán)保和不影響司機的視線、視距為原則,土 木 工 程 概 論,5.1.2 公路建設(shè),具有四條以上車道，路中央設(shè)有中央隔離帶，分隔雙向車輛行駛，互不干擾，全封閉，全立交，控制出入口，嚴禁產(chǎn)生橫向干擾，為汽車專用，設(shè)有自動化監(jiān)控系統(tǒng)，以及沿線設(shè)有必要服務(wù)設(shè)施的道路。,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,不同公路，混合行駛的車輛，非機動車流和人干擾，嚴重影響汽車行駛速度和交通安全。不滿足現(xiàn)代交通（大流量、高速度、重型化、安全舒適）的要求 高速公路因此誕生，主要城市和工業(yè)中心間用高速公路連通，形成國內(nèi)高速公路網(wǎng)，并將主要高速公路通向其他國家，形成國際交通干線 我國高速公路總里程世界第三（美、加） 造價高、占地多，經(jīng)濟效益與成本比大 我國目前高速公路造價3 000萬/公里 占地0.3km/公里,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,1行車速度快、通行能力大 高速公路行車速度120kmh。一條車道每小時可通過1000輛中型車(一般公路3-4倍、美國日均行車密度是公路總均數(shù)的20倍） 2、物資周轉(zhuǎn)快、經(jīng)濟效益高 高速公路投資大、綜合經(jīng)濟效益也大，運距在300km以內(nèi)的大噸位車輛運輸，時間、經(jīng)濟均優(yōu)于鐵路和普通公路 促進沿路地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，投資回收期 5-7年 3交通事故少、安全舒適 管理系統(tǒng)嚴格，全程自動化交通監(jiān)控、交通設(shè)施，全封閉、全立交，無橫向干擾，比普通公路交通事故大幅度下降（美國56，英國62，日本89） 線形標準高、路面堅實平整、行車平子穩(wěn)，無顛簸,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,高速公路工程主要技術(shù)標準： (1)最小平曲線半徑及超高橫坡限制 設(shè)計車速 120kmh時，平曲線最小半徑 1000m 極限最小半徑 650m，超高橫坡限值為10 (2)最大縱坡和豎曲線 最大縱坡限: 3(平原微丘區(qū)) 5(山嶺區(qū)) 豎曲線極限最小半徑： 4000m （凹型） 11000m （凸型）,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,土 木 工 程 概 論,(a)普 通 公 路 (b)高 速 公 路 普 通 公 路 與 高 速 公 路 的 轉(zhuǎn) 彎 線 形,5.1.3 高 速 公 路,(3）線形要求 連續(xù)、調(diào)和、舒順(視線所及的一定線路內(nèi)不出現(xiàn)轉(zhuǎn)折、錯位、突變、虛空或遮斷等)、彼此配合良好，圓滑舒暢，無過大差比和急劇起伏扭曲(保證司機良好預(yù)知) (4) 橫斷面 行車帶每行駛方向 兩個寬3.75m車道(超車) 平原微丘設(shè)全寬4.50m的中間帶 分隔帶3.00 m，路緣帶0.75 m 地形受限可 3.00m(2.00m，2.50m) 硬路肩寬 2.50m，土路肩寬 0.75m,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,高速公路橫斷面,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,土 木 工 程 概 論,高 速 公 路 沿 線 設(shè) 施,安全設(shè)施+交通管理設(shè)施+服務(wù)設(shè)施+環(huán)境美化設(shè)施等,5.1.3 高 速 公 路,安全設(shè)施： 標志 (警告、限制、指示)、 標線 (用文字或圖形來指示行車的安全設(shè)施) 護欄 (剛性護欄、半剛性護欄、柔性護欄) 和隔離設(shè)施 (金屬網(wǎng)、常青綠籬) 照明及防眩設(shè)施(夜間行車的照明燈、車燈防眩板) 視線誘導(dǎo)設(shè)施(全線設(shè)置輪廓標)等,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,交通管理設(shè)施 ：入口控制、交通監(jiān)控設(shè)施(檢測器監(jiān)控、工業(yè)電視監(jiān)控、通訊聯(lián)系電話、巡邏監(jiān)視)等 服務(wù)性設(shè)施：綜合性服務(wù)站(停車場、加油站、修理所、餐廳、旅館、郵局、通訊、休息室、廁所、小賣部)或小型休息點(加油為主，附廁所、電話、小塊綠地、小型停車場等) 環(huán)境美化設(shè)施：在設(shè)計、施工、養(yǎng)護管理的全過程，要滿足工程、交通技術(shù)和美學(xué)要求，多次調(diào)整修改、與當?shù)刈匀伙L景協(xié)調(diào)成優(yōu)美彩帶,土 木 工 程 概 論,5.1.3 高 速 公 路,土 木 工 程 概 論,5.2 鐵路工程,載貨工具是馬車 地面泥濘，車輪易陷輪溝 地面上鋪木板 為木板道能長久使用 木板上鋪鐵板 鐵軌的開始 鐵路運輸優(yōu)點：運輸能力大、 安全可靠、速度較快、成本 較低、對環(huán)境污染較小，基 本不受氣象及氣候的影響， 能源消耗遠低于航空和公路 運輸，是現(xiàn)代運輸體系中的 主干力量。,鐵路選線設(shè)計依據(jù)： 1、根據(jù)國家政治、經(jīng)濟和國防需要，結(jié)合線路經(jīng)過地區(qū)的自然條件、資源分布、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等情況，規(guī)劃線路的基本走向，選定鐵路的主要技術(shù)標準。 2、根據(jù)沿線的地形、地質(zhì)、水文等自然條件和村鎮(zhèn)、交通、農(nóng)田、水利設(shè)施，來設(shè)計路線的空間位置。 3、研究布置路線上的各種建筑物，如車站、橋梁、隧道、涵洞、路基、擋土墻等，并確定其類型和大小。,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線設(shè)計與路基,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線設(shè)計與路基,1.鐵路選線設(shè)計,鐵路定線：就是在地形圖上或地面上選定線路的走向，并確定線路的空間位置?；痉椒ㄓ校禾拙€、眼睛線、螺旋線等。,眼鏡線,螺旋線,套線,2.鐵路路基 鐵路路基：是承受并傳遞軌道重力及列車動態(tài)作用的結(jié)構(gòu)，是軌道的基礎(chǔ)。 路基設(shè)計一般要考慮以下問題： （1）橫斷面形式 路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等 （2）路基穩(wěn)定性,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線設(shè)計與路基,（1）橫斷面形式 路堤、半路堤、路塹、半路塹、不填不挖等,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線設(shè)計與路基,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線設(shè)計與路基,路塹,路堤,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線設(shè)計與路基,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線設(shè)計與路基,土 木 工 程 概 論,5.2.1 鐵路選線設(shè)計與路基,（2）路基穩(wěn)定性,大幅度地提高列車運行速度我國鐵路現(xiàn)代化的重要標志之一 鐵路速度分檔： 常速 100-120Km/h 中速 120-160Km/h 準高速或快速 160-200Km/h 高速 200-400Km/h 特高速 400Km/h以上 日本、法國、德國等是當今世界高速鐵路技術(shù)發(fā)展水平最高的幾個國家,土 木 工 程 概 論,5.2.2 高 速 鐵 路,日本的高速列車 日本線干線模式：全部修建新線，旅客列車專用。,德國的高速列車 德國ICE模式：全部修建新線，旅客列車及貨物列車混用。,5.2.2 高速鐵路,建設(shè)高速鐵路模式：,土 木 工 程 概 論,5.2.2 高 速 鐵 路,英國的高速擺式列車 英國APT模式：既不修新線，也不大量改造舊線，主要采用由擺式車體的車輛組成的動車組；旅客列車及貨物列車混用。,法國的TGV高速列車 法國TGV模式：部分修建新線，部分舊線改造，旅客列車專用。,5.2.2 高速鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.2 高 速 鐵 路,土 木 工 程 概 論,5.2.2 高 速 鐵 路,高速鐵路的實現(xiàn)為城市之間的快速交通來往和為旅客出行提供了方便，同時也對鐵路選線與設(shè)計提出了更高的要求。 解決列車提速的關(guān)鍵問題：鐵路曲線、軌道的平順性、高速列車的牽引動力、高速鐵路信號與控制系統(tǒng)。,鐵路提速歷史： 1997年 第一次提速達140km/h； 1998年、2000年、2001年三次提速； 2004年 第五次提速，達200km/h； 2007年 第六次提速，達250km/h； 第六次提速亮點：動車投入使用。 2007年1月28日，國產(chǎn)高速列車在滬、寧、杭正式運行。目前我國正式進入高速時代。,土 木 工 程 概 論,5.2.3 城市輕軌與地下鐵道,城市輕軌(上海明珠線) 一期全長24.975km，沿線設(shè)19座車站。,地下鐵道,英國地鐵總長度近1000km，占世界之最。 俄羅斯莫斯科地鐵，富麗堂皇， 紐約地鐵最有效率。 城市輕軌優(yōu)點：比公共汽車速度快、效率高、省能源、無空氣污染。比地鐵造價低，見效快。,城市輕軌和地下鐵道一般具有如下特點： 1、線路多經(jīng)過居民區(qū)，對噪聲和振動的控制較嚴； 2、行車密度大，運營時間長； 3、一般采用直流電機牽引，以軌道作為供電回路； 4、曲線段占的比例大，曲線半徑比常規(guī)鐵路小。 地鐵與輕軌鐵路均有建地下的、地面的、高架的。主要區(qū)分：單向最大高峰小時客流量。,土 木 工 程 概 論,5.2.3 城市輕軌與地下鐵道,倫敦地鐵視頻,1.磁懸浮鐵路的由來 磁懸浮鐵路上運行的列車，是利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力和排斥力將車輛托起，使整個列車懸浮在線路上，利用電磁力進行導(dǎo)向，并利用直流電機將電能直接轉(zhuǎn)換成推進力來推動列車前進。 目前世界上磁懸浮類型：,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,德國的磁懸浮列車 第一種類型：以德國為代表的常規(guī)磁鐵吸引式懸浮系統(tǒng)（EMS），利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質(zhì)相吸引的基本原理，把列車吸引上來，懸空運行，懸浮的氣隙較小，一般為10mm左右。車速可達400500km/h，適合于城市間的長距離快速運輸。,5.2.4 磁懸浮鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,日本的磁懸浮列車 第二種類型：以日本為代表的排斥式懸浮系統(tǒng)（EDS），它使用超導(dǎo)的磁懸浮原理，使車輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力，使列車懸空運行，懸浮氣息較大，一般為100mm左右，速度可達500km/h以上。,5.2.4 磁懸浮鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,第三種類型：我國的永磁懸浮，它利用特殊的永磁材料，不需要其他動力，我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。適合于城市軌道交通及城際間交通的應(yīng)用，既可低速運行又可高速運行，最高時速可達500km/h以上。,5.2.4 磁懸浮鐵路,中國上海的磁懸浮列車,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,磁懸浮鐵路的優(yōu)點： 1、與傳統(tǒng)鐵路相比，磁懸浮鐵路由于消除了輪軌之間的接觸，因而無摩擦阻力，線路垂直荷載小，適于高速運行。 2、除具有速度快的特點外，噪音低、振動小、無磨耗、不受氣候條件影響、不污染環(huán)境、安全、舒適、節(jié)能等。,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,磁懸浮鐵路的缺點：,1、由于磁懸浮系統(tǒng)是以電磁力完成懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動功能的，斷電后磁懸浮的安全保障措施，尤其是列車停電后的制動問題仍然是要解決的問題。其高速穩(wěn)定性和可靠性還需很長時間的運行考驗。 2、造價十分昂貴。遠遠高于高速鐵路，德國20世紀80年代估算：659萬美元/km。所需投入比較大，利潤回收期較長，投資風險系數(shù)較高，因此制約磁懸浮鐵路的發(fā)展。 3、磁懸浮鐵路無法利用既有的線路，必須全部重新建設(shè)。 4、速度優(yōu)勢不明顯 。,5.2.4 磁懸浮鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,磁懸浮鐵路在各國的發(fā)展：,日本：1962年開始研究常導(dǎo)磁鐵路，2003年對時速高達500km/h的磁懸浮列車進行了實驗。 德國：1968年開始研究磁懸浮列車，目前在常導(dǎo)磁浮鐵路研究方面技術(shù)已趨成熟。 美國、加拿大、歐洲也開始計劃建設(shè)。 我國，1989年，第一臺磁懸浮實驗列車，在湖南長沙的國防科技大學(xué)建成，實驗運行速度為10m/s。 我國上海磁懸浮列車采用德國技術(shù)建造。,5.2.4 磁懸浮鐵路,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,5.3.1 機場概況 一、民航運輸機概況 1、干線運輸機：載客量100人，航程3000km大型運輸機 2、支線運輸機：載客量100人，航程200400km,萊特兄弟飛機視頻,1903年12月17日萊特兄弟制造了雙翼飛機，首次試飛,土 木 工 程 概 論,5.3 機場工程,各類民航飛機,Boeing777,空中客車380,協(xié)和超音速客機,MD90,5.3.1 機場概況,土 木 工 程 概 論,5.3.1 機場概況,二、民航機場分類和組成,1、機場分類:國際機場、干線機場、支線機場 2、機場的組成:主要由飛行區(qū)、旅客航站區(qū)、貨運區(qū)、機務(wù)維修設(shè)施、供油設(shè)施、空中交通管制設(shè)施、安全保衛(wèi)設(shè)施、救援和消防設(shè)施、行政辦公區(qū)、生活區(qū)、輔助設(shè)施、后勤保障設(shè)施、地面交通設(shè)施及機場空域等組成。,5.3.1 機場概況,土 木 工 程 概 論,5.2.4 磁懸浮鐵路,跑道的分類與構(gòu)成,跑道布置的構(gòu)形可歸納為：單條跑道、多條跑道、開口V形跑道和交叉跑道。 跑道按其作用可分為：主要跑道、輔助跑道、起飛跑道等三種。,5.3.2 機場的跑道方案,土 木 工 程 概 論,5.3.2 跑道方案,5.3.2 機場的跑道方案,機場跑道方案 （a）單條跑道 （b）平行跑道（c）端部錯位的平行跑道 （d）增加垂直向的跑道（e）四條平行跑道,土 木 工 程 概 論,5.3.2 跑道方案,機坪：等待坪和掉頭坪 等待坪，供飛機等待起飛或讓路而臨時停放使用，通常設(shè)在跑道端附近的平行滑行道旁邊。掉頭坪供飛機掉頭用，當飛行區(qū)不設(shè)平行滑行道時，應(yīng)在跑道端部設(shè)掉頭坪。 機場凈空區(qū)：指飛機起飛著陸涉及的范圍，沿著機場周圍要有一個沒有影響飛行安全的障礙物的區(qū)域。 國際民航組織對機場的凈空區(qū)專門的要求如下圖所示：,5.3.3 機坪與機場凈空區(qū),土 木 工 程 概 論,5.3.3 機坪與機場凈空區(qū),機場凈空區(qū)要求,土 木 工 程 概 論,5.3.3 機坪與機場凈空區(qū),航站區(qū)主要有航站樓、站坪及停車場所等組成。,上海浦東國際機場,土 木 工 程 概 論,5.3.4 航站區(qū)布局,1.航站樓 ：供旅客從地面到空中或從空中到地面轉(zhuǎn)換交通方式之用，是機場的主要建筑。有以下五項設(shè)施組成：連接地面交通的設(shè)施、辦理手續(xù)的設(shè)施、連接飛機的設(shè)施、航空公司營運和機場必要的管理辦公室與設(shè)備、服務(wù)設(shè)施。,布局：平面布局和豎向布局 航站樓一般為：一層、一層半和兩層或多層形式。 建筑面積：國內(nèi)航班1426m2/人，國際2840m2/人 2.站坪、機場停車場與貨運區(qū) 站坪或稱客機坪，是設(shè)在機場航站樓前的機坪。供客機停放、上下旅客、完成起飛前的準備和到達后各項作業(yè)使用。,5.3.4 航站區(qū)布局,土 木 工 程 概 論,5.3.4 航站區(qū)布局,世界經(jīng)濟發(fā)展合作組織（OECD）對隧道所下的定義為：以某種用途，在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸，修筑的斷面積大于2m2的洞室。 隧道的分類： 按用途分類 鐵路隧道、公路交通隧道、水力發(fā)電、灌溉等水工隧洞 按地質(zhì)上分類 巖石隧道、土砂隧道 按施工場所不同分類 公路隧道、城市隧道和水下隧道,土 木 工 程 概 論,5.4 隧道工程,一、公路隧道線路,公路隧道的各種主要斷面形狀,世界最長的公路隧道是挪威西部24.5km的拉達爾隧道。,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,公路建筑限界 建筑界限：指隧道襯砌等任何建筑物不得浸入的一種限界。 公路隧道的建筑限界包括車道、路肩、路緣帶、人行道等的寬度，以及車道、人行道的凈高。,公路隧道橫斷面凈空 除建筑限界外，還包括通過管道、照明、防災(zāi)、監(jiān)控、運行管理等附屬設(shè)備所需要的空間,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,二、公路隧道通風,公路隧道空氣污染造成危害的主要原因是一氧化碳。 通風方式的種類：,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,三、公路隧道照明,區(qū)別于其他道路照明的顯著特點：晝夜需要照明。 隧道照明主要由入口部照明、基本部照明和出口部照明與接續(xù)道路照明。,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,四、公路隧道施工,施工的主要程序:,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,施工方法：,新奧法(NATM):新奧法的概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲教授于1948年提出的，它是以既有隧道工程經(jīng)驗和巖體力學(xué)的理論基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護手段的一種施工方法。 挪威法（NMT）：是20世紀90年代在西北歐隧道工程中發(fā)展起來的一種新方法，該法根據(jù)隧道質(zhì)量指標Q值進行圍巖分類并選定支護，是對新奧法的完善、補充和發(fā)展。,5.4.1 公路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.1 公路隧道,鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機車車輛通行的建筑物。 可分為三類： 為縮短距離和避免大坡道從山嶺或丘陵下穿越的山嶺隧道； 為穿越河流或海峽而從河下或海底通過的水下隧道； 為適應(yīng)鐵路通過大城市的需要而在城市地下穿越的城市隧道。,土 木 工 程 概 論,5.4.2 鐵路隧道,一、地鐵隧道結(jié)構(gòu) 淺埋區(qū)間隧道 多采用明挖施工，常用鋼筋混凝土矩形框架結(jié)構(gòu)。 深埋區(qū)間隧道 多采取暗挖施工，用圓形盾構(gòu)開挖和鋼筋混凝土管片支護。 （盾構(gòu)法視頻） 從技術(shù)和經(jīng)濟觀點分析，暗挖施工時，建造兩個單線隧道比建造將雙線放在一個大斷面的隧道里的做法合理，因為單線隧道斷面利用率高，且便于施工。,土 木 工 程 概 論,5.4.2 鐵路隧道,二、站臺形式： 島式站臺、側(cè)式站臺和島側(cè)混合式站臺。,土 木 工 程 概 論,5.4.2 鐵路隧道,三、地鐵隧道施工,地下鐵道的施工方法概括起來有兩大施工方式：明挖法和暗挖法。 明挖法(基坑法)：從地面向下開挖，并在欲建地下鐵道結(jié)構(gòu)的位置進行結(jié)構(gòu)的修建，然后在結(jié)構(gòu)上部回填土及恢復(fù)路面。 是淺埋地下鐵道最常用的方法，它是一種用垂直開挖方式修建隧道的方法。,5.4.2 鐵路隧道,土 木 工 程 概 論,5.4.2 鐵路隧道,礦山法是暗挖法中最為常見的一種方法。是利用鉆眼爆破方法開挖斷面修筑隧道以及地下工程的施工方法，尤其是指在堅硬的巖石層中采用的礦山巷道掘砌技術(shù)的開鑿方式。 暗挖法的主要方法：盾構(gòu)法、注漿法、沉管法和頂管法,5.4.2 鐵路隧