路橋建設(shè)基本知識615

交通建設(shè)需要什么樣的優(yōu)秀工程師---給合工大土木工程專業(yè)學(xué)生輔導(dǎo)講座吳方明2016年6月目錄交通伴隨人類進(jìn)步1知識積累的必要3基礎(chǔ)學(xué)科的重要2一、交通伴隨人類進(jìn)步（一）交通與人類社會始終相伴，人類不斷發(fā)展交通，交通促進(jìn)社會進(jìn)步1、傳說時(shí)代的人類與交通我國傳說的車、船發(fā)明和使用

一、交通伴隨人類進(jìn)步有很多例子。黃帝發(fā)明了車，促進(jìn)了部落發(fā)展，在炎、黃之爭、蚩尤之戰(zhàn)中獲勝，成為天下共君主，為統(tǒng)一的中華民族奠定了基礎(chǔ)。人類在新石器時(shí)代已普遍使用了獨(dú)木舟，而且傳說也是黃帝用獸皮做成了筏，船的使用擴(kuò)大了人類的生存空間，極大改善了生活方式。大家都知道大禹治水成功了，他父親治水失敗了，因?yàn)橛硎褂昧四痉凝堥T沿黃河?xùn)|下，搞清了山川地形疏堵的地點(diǎn)。2、古代人類社會與交通大秦帝國的官道、古羅馬故道、京杭大運(yùn)河等、鄭和下西洋、趙州橋一、交通伴隨人類進(jìn)步人類進(jìn)入文明社會以來，發(fā)展交通的大事舉不勝舉。大秦帝國的官道，古羅馬故道、京杭大運(yùn)河的開通對唐以后經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要基礎(chǔ)，鄭和下西洋的船隊(duì)是當(dāng)時(shí)全球最強(qiáng)大的航隊(duì)。我們現(xiàn)在的公路網(wǎng)其中上在古代驛道網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。另外，趙州橋1400多年了，現(xiàn)在是世界上最古老的橋。趙州橋一、交通伴隨人類進(jìn)步京杭大運(yùn)河3、現(xiàn)代交通與社會發(fā)展高速、高鐵、航空運(yùn)輸發(fā)展地球變小了，生活半徑變大了

現(xiàn)代交通發(fā)展的水況與水平同學(xué)們都已經(jīng)感知。隨著高速、高鐵、航空運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，地球拉小了，宇宙拉小了。出門在外500公里半徑以為感覺到大家門口，太空旅游在嘗試市場化。

一、交通伴隨人類進(jìn)步（二）交通運(yùn)輸?shù)姆绞?、五大運(yùn)輸方式公路、鐵路、水運(yùn)、航空、管道一、交通伴隨人類進(jìn)步火車運(yùn)輸量大，速度較快，適合較長距離大宗貨物的運(yùn)輸。汽車靈活機(jī)動，運(yùn)送速度快，適合運(yùn)輸量不大的短距離運(yùn)輸。船舶的運(yùn)量也很大，運(yùn)費(fèi)便宜，但速度較慢，適合大宗貨物的運(yùn)輸。飛機(jī)的運(yùn)輸速度最快，但運(yùn)量小，運(yùn)費(fèi)高，適合較長距離的客運(yùn)和貴重、鮮活品的運(yùn)輸。管道的運(yùn)輸運(yùn)量大，損耗小，連續(xù)性強(qiáng)，設(shè)備投資大、靈活性差，適合原油、成品油、天然氣的運(yùn)輸。一、交通伴隨人類進(jìn)步2、通訊業(yè)廣義的交通包含通訊業(yè)一、交通伴隨人類進(jìn)步現(xiàn)代通訊業(yè)的發(fā)展成巨大的領(lǐng)域，極速的改變著人類的生活和發(fā)展。廣義的交通包涵通訊業(yè)。通訊運(yùn)送的聲波、電波也是物質(zhì)或者是廣義的暗物質(zhì)。

(三)改革開放以來我國交通發(fā)展1、高速公路的發(fā)展：我國高速公路上世紀(jì)八十年代末起步，2015年底，中國高速公路通車總里程達(dá)到12.3萬公里，超過美國居于世界第一。交通部目前規(guī)劃高速公路建設(shè)的目標(biāo)是18萬公里。一、交通伴隨人類進(jìn)步(三)改革開放以來我國交通發(fā)展2、高鐵的發(fā)展一、交通伴隨人類進(jìn)步10來年的時(shí)間，高速鐵路加動車發(fā)展到4萬公里，穩(wěn)居世界第一，而且仍在加快發(fā)展。

(三)改革開放以來我國交通發(fā)展3、民用航空的發(fā)展

我國民用航空業(yè)發(fā)展這些年盡管進(jìn)步很大，但相對滯后，現(xiàn)在民用機(jī)場不到300座，美國近2萬個(gè)，巴西2500個(gè)。所以我國航空業(yè)目前處于加快發(fā)展的時(shí)期。一、交通伴隨人類進(jìn)步改革開放的幾十年里，我國交通發(fā)生了翻天覆地的變化，交通的發(fā)展對經(jīng)濟(jì)社會起到了巨大的作用。一、交通伴隨人類進(jìn)步（四）宣城交通的發(fā)展1、“十二五”是宣城交通發(fā)展比較快的時(shí)期新增高速公路220公里，一級公路200多公里，京福高鐵貫通涇、旌、績。你們這一級學(xué)生從京福高鐵到?jīng)芸h到學(xué)校還是比較方便的，上屆學(xué)生到校沒這么方便。一、交通伴隨人類進(jìn)步（四）宣城交通的發(fā)展2、“十三五”是宣城交通發(fā)展的目標(biāo)高鐵：爭取縣縣通高鐵。航空：與蕪湖共建蕪宣機(jī)場。地方交通的五大工程：一是高速公路聯(lián)網(wǎng)工程，實(shí)現(xiàn)縣縣通高速；二是干線公路升級工程；三是農(nóng)村公路暢通工程；四是航道聯(lián)通工程；五是客運(yùn)樞紐提升工程。一、交通伴隨人類進(jìn)步無論全國交通建設(shè)還是宣城交通建設(shè)都期待你們早日加入，期待你們發(fā)揮聰明才智。二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要改革開放以來，我國修建了大量的跨江、跨海、跨河大橋，十幾萬公里高速公路200萬公里普通公路，是歷代土木工程專業(yè)的知識分子和廣大建設(shè)者們共同創(chuàng)造的。建設(shè)遠(yuǎn)沒有結(jié)束，等待著在座的各位幾年后加入到這支建設(shè)隊(duì)伍，創(chuàng)造出更好的奇跡。馬鞍山長江大橋全長約36.274KM，項(xiàng)目總投資約70.78億元。因跨江心洲分為分左汊和右汊兩座主橋，其中左汊主橋采用2×1080米三塔兩跨懸索橋，主跨跨度在世界同類橋梁中位居第一，首次實(shí)現(xiàn)了三塔兩跨懸索橋跨徑由百米向千米的重大突破;右汊主橋采用2×260米三塔兩跨斜拉橋，橋塔為橢圓拱型，為國內(nèi)首座拱型塔三塔兩跨斜拉橋馬鞍山大橋的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)徽派特色。其中，左汊橋的橋塔整體采用了比較古樸素雅的古典造型，高大威武的巨型橋塔，同時(shí)在橋塔橫梁的設(shè)計(jì)中，借用了徽派建筑中牌坊的多個(gè)元素，使橋梁方案更具我省地域文化特征。馬鞍山長江大橋(左汊主橋)而右汊橋設(shè)計(jì)中的推薦方案是三塔拱形塔斜拉橋，由“A”和“H”組合而成的拱形橋塔造型則與“安徽”的漢語拼音首字母“A、H”一致。馬鞍山長江大橋(右汊主橋)蕪湖長江二橋主橋長1622米，引橋長11.93公里，主橋采用五跨連續(xù)半漂浮體系鋼箱梁斜拉橋，中孔跨度600米，達(dá)到單孔雙向通航凈寬不小于540米的要求，輔助通航孔不小于220米。雙層公路、觀光通道兩用橋梁，四車道高速公路特大橋。橋型方案為鋼桁加勁梁單跨懸索橋，全長1073.65m，創(chuàng)造了四項(xiàng)世界第一。大橋主跨1176米，跨峽谷懸索橋，創(chuàng)世界第一；首次采用塔、梁完全分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，創(chuàng)世界第一；首次采用軌索滑移法“架設(shè)鋼桁梁，創(chuàng)世界第一；首次采用巖錨吊索結(jié)構(gòu)，并用碳纖維作為預(yù)應(yīng)力筋材，創(chuàng)世界第一湖南矮寨大橋湖南矮寨大橋宣貍高速南漪湖特大橋全長3377m。主橋上部為40+70+70+40m四跨變截面連續(xù)梁橋（作為內(nèi)河，通航要求不高，通常采用該方案），下部為矩形橋墩接承臺和群樁基礎(chǔ)，引橋上部為30m預(yù)制組合小箱梁，下部為樁柱式單排樁基礎(chǔ)，橋臺為肋板式橋臺。全寬28m；銅南宣高速

銅南宣高速全長83.7公里，總投資約65億元，采用雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速120km/h，全程設(shè)7處互通立交，預(yù)留2處互通立交，沿線設(shè)2處服務(wù)區(qū)。宣城至貍橋一級公路本項(xiàng)目分為市政及公路段，總里程37.4公里，市政段采用兼有城市功能的六車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)建設(shè)，公路段采用雙向四車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目總投資10.07億元標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（市政段）人行道(土路肩)+5.0m非機(jī)動車道+3m側(cè)分帶+0.50m路緣帶+（2×3.75+3.5）m行車道+11.0m中間帶（含10m的中央分隔帶+路緣帶2×0.50m）+（3.5+2×3.75）m行車道+0.50m路緣帶+3.0m側(cè)分帶+5.0m非機(jī)動車道+人行道（土路肩）。路面結(jié)構(gòu)層：80cm石灰改善土路床+20cm低劑量水穩(wěn)+32cm高劑量水穩(wěn)+8cmAC25+4cmSMA-13（改性瀝青）標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（公路段）路基雙向四車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，路基寬24.5m，其組成為：0.75m土路肩+2.5m硬路肩（含路緣帶0.5m）+2×3.75m行車道+3m中間帶（含2m中央分隔帶+路緣帶2×0.5m）+2×3.75行車道+2.5硬路肩(含右側(cè)路緣帶0.75m)+0.75m土路肩。路面橫坡坡度為2％，土路肩橫坡坡度為4％。路面結(jié)構(gòu)層：80cm石灰改善土路床+20cm低劑量水穩(wěn)+32cm高劑量水穩(wěn)+8cmAC25+4cmAC-13（改性瀝青）宣城X076縣道上板路（桃?guī)X公路）

宣城市縣道X076上板路，是桃?guī)X村連接縣城的重要交通線路，也是涇縣重要的經(jīng)濟(jì)、旅游連接線，東臨寧國市板橋鎮(zhèn)，四級公路，設(shè)計(jì)行車速度20km/h，路基寬5m，路面寬4m，盤山公路充分利用回頭曲線穿越山體、埡口。(二)建設(shè)的基本工藝1、先看一下我省一座大橋施工的動漫2、橋梁建設(shè)主要為下部構(gòu)造和上部構(gòu)造二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要淮南淮上淮河大橋一般橋梁建設(shè)的基本工藝下部構(gòu)造主要為基礎(chǔ)和承臺、立柱、蓋梁（臺帽）基礎(chǔ)分為擴(kuò)大基層和樁基礎(chǔ)，重點(diǎn)解決荷載傳遞生根問題下部構(gòu)造的基本工藝為筑島圍堰-排水-基礎(chǔ)施工-承臺-立柱-蓋梁二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要鉆孔灌注樁施工工藝圍堰清孔、下鋼筋籠搭設(shè)平臺、鉆孔灌注水下混凝土鋼吊箱就位鋼吊箱下沉澆筑封底及承臺砼墩柱砼澆筑冷凝水管承臺施工立柱施工吊裝鋼筋籠模板安裝立柱鋼筋綁扎、固定養(yǎng)生混凝土澆筑蓋梁施工工藝綁扎鋼筋安裝側(cè)模板搭設(shè)支架澆筑混凝土養(yǎng)生立模橋梁建設(shè)的基本工藝1、上部構(gòu)造為梁片預(yù)制架設(shè)(現(xiàn)澆)和橋面系2、鋼筋加工及安裝3、梁片的預(yù)制4、預(yù)應(yīng)力的加工和安裝5、梁板的安裝二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要梁板預(yù)制澆筑混凝土立模、綁扎鋼筋梁板架設(shè)預(yù)應(yīng)力張拉鋼筋加工和安裝橋面防水層施工橋面鋪裝和護(hù)欄施工橋面系施工二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要橋面系施工工藝流程圖橋面鋼筋綁扎防撞護(hù)欄鋼筋、模板安裝

澆筑橋面混凝土公路施工基本工藝

1、路基施工

2、路面施工二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要特殊路基基底處理路基清表清淤拋石、換填壓實(shí)路基清表路基上土路基碾壓路基填土初平一般路基施工路基施工路基碾壓路基彎沉檢測路基摻灰灰土拌合水穩(wěn)掛線攤鋪水穩(wěn)碾壓水穩(wěn)碾壓路面施工水穩(wěn)覆蓋養(yǎng)生路面施工水穩(wěn)取芯檢測瀝青混合攤鋪料瀝青混合料碾壓水穩(wěn)壓實(shí)度檢測路面施工碾壓溫度檢測滲水量檢測取芯檢測瀝青砼芯樣（三）基礎(chǔ)學(xué)科的重要二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要剛才我們看了一些橋梁和公路的圖片，簡要了解了施工過程，這是產(chǎn)品生產(chǎn)過程的事。其背后有一系列為什么？就橋梁而言，為什么要選擇不同的橋型？為什么要選擇這樣的跨徑？基礎(chǔ)為什么要選擇這個(gè)持力層？樁徑為什么要這么大？梁的高度（厚度）為什么這么高？梁板鋼筋為什么要這樣的配置？等等。（三）基礎(chǔ)學(xué)科的重要二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要就公路而言，地基為什么要做不同的處理？路基壓實(shí)度為什么要達(dá)到規(guī)定值？基層為什么要這么厚？面層為什么要分層而且級配不一樣？等等。這一系列為什么？答案需要工程師們給，怎么給？給的是否準(zhǔn)？給的是否經(jīng)濟(jì)安全？體現(xiàn)了工程師的水平。這個(gè)水平怎么來？需要工程師對基礎(chǔ)學(xué)科，基礎(chǔ)理論學(xué)科的理解和掌握程度。

具體舉幾個(gè)簡單的例子：二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要1、橋梁樁基礎(chǔ)處理。

橋梁自重和橋面荷載去哪里了？經(jīng)過力的分解、合并、抵消最后通過基礎(chǔ)傳遞給了地基（當(dāng)然通過樁壁摩擦力也承擔(dān)了一部分）。工程師至少要考慮兩個(gè)問題：一是有多少重力要傳到地基；二是地基有沒有這個(gè)應(yīng)力來承擔(dān)。第一個(gè)問題涉及到理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)。第二個(gè)問題涉及到地質(zhì)學(xué)、材料力學(xué)甚至流體力學(xué)等。只有掌握了這些基礎(chǔ)學(xué)科，才懂得了道理，才會通過計(jì)算來確定結(jié)構(gòu)尺寸，才知道樁基礎(chǔ)必須放到哪一個(gè)持力層。

二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要2、簡支梁設(shè)計(jì)

簡單地說，梁板在荷載作用下，跨中的彎矩最大，梁的底部容易被拉裂，所以鋼筋要放在底部。支撐的位置梁板承受的剪力最大，所以要加抗剪力鋼筋。如果不知道受力情況，不知道力怎么計(jì)算，當(dāng)然不知道梁板尺寸怎么設(shè)計(jì)，鋼筋怎么配置（跟家里曬衣服桿子是一樣的）。二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要3、路面設(shè)計(jì)汽車荷載通過車輪胎直接傳到路面頂部，然后傳到路面基層再傳到路基。汽車的重力向下傳遞過程中不是集中而是逐步分散的，怎么分散工程師要會計(jì)算，不會計(jì)算就不知道路面要做多厚。實(shí)際工作中，路面設(shè)計(jì)考慮了一些假設(shè)，假設(shè)路基是穩(wěn)定的，路床頂部彎沉滿足要求，假設(shè)車輛的單軸載是100千牛，假設(shè)路面是柔性材料。既然是柔性材料就有變形，車輛碾壓一次疲勞變形為多少？壓100萬次疲勞變形是多少？壓1000萬次疲勞變形為多少？路就壞了。除了分析受力以外還要考慮材料的強(qiáng)度，混合料的密度。路面是分層設(shè)計(jì)的還要考慮每層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，面層還要考慮車輪胎形成的剪力，瀝青是有機(jī)物，要考慮防止瀝青被腐蝕。等等。舉這幾個(gè)例子，是想告訴同學(xué)們，在進(jìn)入專業(yè)課之間，要靜下心來把基礎(chǔ)課學(xué)好，把功底打牢，以后學(xué)專業(yè)課就知其然也知其所以然。二、基礎(chǔ)學(xué)科的重要三、知識積累的必要三、知識積累的必要棟梁之材是如何成長的？同學(xué)們是否思考過。一棵參天大樹就是一堆碳，是碳的積累。樹枝積累碳的漫長過程中，要吸收CO2、H2O、陽光及其他各種營養(yǎng)和礦物質(zhì)。缺少哪一項(xiàng)生長都會出現(xiàn)障礙。百年樹木，十年樹人，其理相通，一個(gè)優(yōu)秀的工程師僅僅掌握專業(yè)上的知識是不夠的，需要跨學(xué)科積累。我認(rèn)為需要積累以下學(xué)科的基本知識。(一)哲學(xué)思維1、認(rèn)識論：怎么看問題2、方法論：怎么解決問題三、知識積累的必要

一個(gè)工程師在研究技術(shù)問題當(dāng)遇到障礙時(shí)就要思考對這個(gè)問題的認(rèn)識有沒有偏差，特別是需要創(chuàng)新時(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)層面已經(jīng)無法解決問題了，必須要調(diào)整思維方向重新認(rèn)識問題。

同學(xué)們也許不以為然，但以后會經(jīng)常用到。就工程師而言，重點(diǎn)是認(rèn)識論和方法論。(二)經(jīng)濟(jì)學(xué)思維

成本、效益、安全一個(gè)好的工程師要有強(qiáng)烈的工程經(jīng)濟(jì)概念，就是在滿足安全參數(shù)的情況下，如何以最少的投入完成一個(gè)項(xiàng)目，而不是不計(jì)成本。現(xiàn)實(shí)工作中就存在不計(jì)成本而過于留足安全系數(shù)的保守行為，一個(gè)好的工程決算后，要經(jīng)?？紤]投資效益和工程項(xiàng)目周期成本的概念，不可能只考慮工程本身。三、知識積累的必要三、知識積累的必要(三)地質(zhì)學(xué)