道路与桥梁工程.ppt.ppt

土木工程概论,工程管理专业培养目标,培养具备管理学、经济学和土木工程技术的基本知识，掌握现代管理科学的理论、方法和手段，能在国内外工程建设领域从事项目决策和全过程管理的复合型高级管理人才。学生在校学习期间，要接受工程师和经济师的基本素质训练，打好工程技术、管理、经济、法律、外语及计算机应用方面的坚实基础。,教学目的,本课程主要阐述土木工程的重要性和这一学科所含的大致内容，介绍国内外最新技术成就和信息，展望未来。因此，本课程是一门知识面较宽、启发性较强的通识课。设置该课程的目的：是使学生了解土木工程的广阔领域，了解土木工程专业的主要学习内容，获得大量的信息，产生强烈的求知欲，建立热爱土木工程的信念，自觉地生动活泼地学习。,土木工程 civil engineering,土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称。各类工程设施：建筑工程、公路与城市道路工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程等。工程技术活动：应用材料、设备在土地上所进行的勘测、设计、施工等。,各类工程设施,建筑工程公路与城市道路工程铁路工程桥梁工程隧道工程等,内容概要：,一、道桥概述与发展二、道路工程三、桥梁工程,第四章 道路与桥梁工程,第一节 道桥概述与发展,世上本没有路，走的人多了也就成了路。可以说自从人类诞生后，就开始了路的历史。原始的道路是由人践踏而形成的小径。东汉训诂书释名解释道路为“道，蹈也，路，露也，人所践蹈而露见也”。,1、距今4000年前的新石器晚期，中国有记载役使牛马为人类运输而形成驮运道，并出现了原始的临时性的简单桥梁。相传中华民族的始祖黄帝，因看见蓬草随风吹转，而发明了车轮，于是以“横木为轩，直木为辕”制造出车辆，对交通运输作出了伟大贡献，故尊称黄帝为“轩辕氏”。,一、道路（一）古代道路发展,2、商朝已经懂得夯土筑路。3、周朝道路的规模和水平有很大的发展。4、战国时期，车战频仍,交往繁忙，道路的作用显得日益重要，甚至一国道路的好坏，为其兴亡的征兆。5、秦朝修筑的驰道可与罗马的道路网媲美。当时强调“车同轨、书同文”。,6、汉朝继承了秦朝的制度,在邮驿与管理制度上,更加完善。7、隋朝匠人李春等在赵郡(今河北省赵县)洨河上修建了著名的赵州桥,8、唐朝是中国封建王朝的鼎盛时期，重视道路建设。9、元朝全国有7条主干道,形成一个宏大的道路网。10、清朝是驿道时代的尾声，代之而起者是汽车公路的逐渐兴起。从此，近代道路的发展史重点，由东方而转移到西方。,（二）近代中国道路 1、第一条通车营运的铁路“淞沪 铁路”；（1876年通车）2、中国工程师詹天佑主持修建 了京张铁路；（1909）3、1902年上海街头出现汽车；1912，修建第一条汽车公路，由湖南长沙至湘潭。4、1941年中国完成第一条高等级路面公路滇湎公路。,成渝铁路：（1950-1952）是中国自行设计施工，完全采用国产材料修建的第一条铁路,四川第一条高速公路,（三）现代中国道路 1、铁路,新中国成立时，全国只有2.18万公里铁路，其中能够维持通车的仅有1.1万公里。1980年全国铁路网骨架基本形成。目前中国铁路已覆盖各省、自治区、直辖市，铁路总里程达到8万公里，跃居世界第二。预计：2020年中国铁路营运里程将达到12万公里以上。,2、公路,1949年底，全国公路通车里程仅有8.1万公里 改革开放之初公路总里程89万公里。,2008年，全国公路通车总里程超过357.3万公里，比1949年增长44倍。其中高速公路里程已达6.03万公里，其发展速度堪称世界之最。,2000年底中国高速公路里程达到1.6万公里，位居世界第三位。2008年年底，我国高速公路通车总里程达到6.03万公里，继续稳居世界第二位。截止2009年6月，中国高速公路总里程已达7.5万公里。,国道：G102，G222，G301省道：S105县道：X101乡道村道,1、我国公路网管理层次：,国道网分类：首都放射线：编号1南北纵线：编号2东西横线：编号3,1991年“八五”计划用30年左右的时间建成12条长度约3.5万千米的“五纵七横”国道主干线。,“五纵七横”国道主干线系统,五纵七横12条路线,2008年“五纵七横”国道主干线全面建成。,此后我国公路建设的重点目标：“7918网”预计到2020年，全国高速公路通车里程将达8.2万公里，接近高速公路通车里程世界第一的美国8.8万公里的规模，可以覆盖10多亿人口。,7918网,首都放射线7条,南北纵线9条,东西横向线18条,国道主干线,国道主干线规划线,二、桥 古代桥梁在17世纪以前，一般是用木、石材料建造的，并按建桥材料把桥分为石桥和木桥。现存的赵州桥是石拱桥的代表。,赵州桥坐落在河北省南部，流经赵县。建于隋代（公元581618年）大业年间（公元605618年），由著名匠师李春设计和建造，距今已有1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。,现代桥梁按建桥材料划分，除木桥、石桥外，还有铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥。铁桥：1705年修建的四川泸定大渡河铁链吊桥，成为中国近代史上的一座丰碑，闻名世界。,泸定桥,兰州中山桥中山桥俗称“中山铁桥”，“黄河铁桥”，旧名镇远桥，位于滨河路中段白塔山下，被称为“天下黄河第一桥”。,钢桥 较著名的有：纽约的岳门桥，建成于1917年，跨径305米；纽约贝永桥,建成于1931年,跨径504米,澳大利亚悉尼港桥是公路、铁路两用桥,建成于1932年，跨径503米。3座桥均为双铰钢桁拱。,具有强度高，刚度大，相对于混凝土桥可减小梁高和自重。,上海外白渡桥,是一座全钢结构的桥梁,钢筋混凝土桥 混凝土中配置钢筋组合成钢筋混凝土材料来砌筑建筑物是1861年左右开始的，1875年，法国的一位园艺师蒙耶(18281906年)建成了世界上第一座钢筋混凝土桥。,从对天生桥的利用到人工造桥，这是一个历史的飞跃过程。从简单的独木桥到今天的钢铁大桥；从单一的梁桥到浮桥、索桥、拱桥、园林桥、栈道桥、纤道桥等；建桥的材料从以木料为主，到以石料为主，再到以钢铁和钢筋混凝土为主，这是一个非常漫长的发展过程。然而，中国桥梁建筑都取得了惊人的成就。,著名的科学技术史学家、英国剑桥大学李约瑟博士（J.Needham）在中国科学技术史中说，中国桥梁在宋代有一个惊人的发展，造了一系列巨大的板梁桥。到了当代中国，所建造的武汉、南京长江大桥等，更受到世人称赞。可见，中国的桥梁，经过了一个从童年、少年、青年到壮年的发展过程，愈趋成熟。中国在发展桥梁方面于 14 世纪以前处于领先地位，今天，她依然是世界上举足轻重的桥梁大国。,不仅用于居民行走，甚至还可以行船运输，它位于易北河-哈弗尔河和米特兰尔运河之间。这座1公里长的桥中桥是于2003年开通投入使用的。共用了6年时间进行建造，花费了5亿欧元。,德国巨大的马格德堡水桥,中国苏通大桥 世界最长斜拉桥和最高桥塔,全长36公里的杭州湾大桥连接上海和宁波，于2008年5月1日投入交通使用。它是目前世界上最长的跨海大桥之一，比东海大桥长约3公里多。,杭州湾大桥,2005年5月竣工，这座19英里长的大桥是目前世界上最长的跨海大桥之一，跨越东海，从上海至小洋山岛深水港。,中国广西省程阳风雨桥是最著名的屋顶结构桥，建造于1916年。主要是由木头和石材建造而成，风雨桥总长度为213英尺(约65米)，横跨林溪河。,中国风雨桥,是世界上最长的拱形桥，大桥全长3900米，于2003年投入使用，之前最长的拱形桥是美国西弗吉尼亚州新河峡大桥。,中国上海市的卢浦大桥,重庆菜园坝长江大桥,钢箱拱梁跨距420米，为世界第一长；是世界第一座公路轻轨两用城市大桥；也是世界第一座采用缆索吊机安装的大桥。,一、交通运输体系,第二节 道路工程,1、运输：由于社会生产与消费的需要，人们必须克服空间上的阻碍，实现人和物的移动。为具体实现这种移动提供服务所进行的经济活动称为运输。,1、公路运输指人、物借助车辆从甲地到乙地的移动过程。特点：投资少，见效快，经济效益高。机动灵活，运送方便汽车车辆可以随时调动。迅速直达，是“门到门”的运输方式。运输损耗少。,2、铁路运输以钢轨引导列车运行的运输方式。优点：（1）运输速度快；（2）运输能力大；（3）运输成本低。缺点：（1）固定设施费用高，基础投资大（2）总的运程时间较长；（3）组织要求十分严密。,3、水上运输 利用水上交通工具在江河湖海上运送客货的运输方式。海上运输是国际贸易中货物运输的主要方式。优点：运输方便、投资少、大吨位、长距离、运量大、成本低。缺点：受水道限制、运输的连续性较差、速度慢。,4、航空运输利用飞机在空中运物、运人的运输方式。优点：（1）速度快；（2）灵活性大；（3）舒适性好。缺点：（1）载重量（载客量）小；（2）运输成本高；（3）受气候条件限制大。,5、管道运输 是封闭管道利用重力或压力，连续输送特定物资的运输方式。特点：（1）运输连续性强；（2）运输成本低；（3）安全性能好。,2000年各类交通运输系统的客货运输平均运距,我国1950年-2000年各种运输方式的旅客运输构成比例（%）,运输量,周转量,客运周转量：乘客在流动过程中数量和距离的乘积。,我国1950年-2000年各种运输方式的货物运输构成比例（%）,运输量,周转量,货运周转量：货运量与其运距的成绩表示,二、道路分类,1、铁路按车速分：普通铁路、高速铁路按轨数分：单轨铁路、双轨铁路、多 轨铁路按规矩分：宽轨铁路、窄轨铁路、按地面位置分：地上铁路和地下铁路,2、道路,公路,城市道路,厂矿道路,林区道路,道路的功能主要是为各种车辆和行人服务，按其所处的位置、交通性质及使用特点的不同，道路可分为公路、城市道路、厂矿及林业道路等。,（1）公路的分级：根据我国公路工程技术标准（JTJ001-97）的规定：公路按其使用任务、功能和适应的交通量分为五个等级。分别为：,高速公路：,三级公路：,一级公路：,二级公路：,四级公路：,1、快速路 主要为城市大量长距离、快速交通服务。2、主干路 是城市道路网中的骨架，它连接城市各主要分区、车站、港口等，以交通功能为主。,（2）城市道路,3次干路 连接主干道的辅助性干道，与主干道结合组成城市道路网。4支路 是次干道与街区路的连接线,它解决局部地区交通,以服务功能为主,沿街以居住建筑为主。,三、道路的组成,（一）路线,路线指公路的中线，路线平面和纵断面都是由直线和曲线组成。,（二）结构物（构造物）,道路组成,（三）沿线附属设施,道路结构物（或构造物）是道路的实体或主体。,（一）路线,1.平面：直线、圆曲线、缓和曲线；2.纵断面：升坡段和长度、降坡段和长度、竖曲线；3.横断面：由车道、中间带、路肩、人行道、自行车道、路侧破面、绿化带、设施带、路界（红线）等部分组成；4.交叉：道路与其他道路及道路与铁路的平面交叉和立体交叉。,平纵横关系图,1、平面：直线、圆曲线、缓和曲线；,2、纵断面：升坡段和长度、降坡段和长度、竖曲线；,3、横断面：由车道、中间带、路肩、人行道、自行车道、路侧破面、绿化带、设施带、路界（红线）等部分组成；,4、交叉口：道路与其他道路及道路与铁路的平面交叉和立体交叉。,立体交叉,平面交叉,二、结构物（构造物）,1.路基:由土石材料按一定的技术要求填筑压实而成的结构物,它承受路面传递的行车荷载,是支承路面的基础部分；,2.路面:用各种材料或混合料分层修筑在路基顶面供车辆行驶的层状结构物,宏观世界应能满足车辆安全,迅速,舒适的行驶要求；,3.涵洞：是为宣泄地面水流而设置的横穿路堤的小型排水构造物；,涵洞图示,4.桥梁:桥梁是为道路跨越江河湖泊海湾的中型和大型横向穿越排水构造物；5.隧道:隧道是道路穿越山岭、地下和水底而修筑的构造物。,5.隧道:隧道是道路穿越山岭、地下和水底而修筑的构造物。,三、附属设施,1、排水设施2、交通安全设施：护栏、防眩栏、反光标志、防 护设施；3、交通管理设施：交通信号、标志、标线、标记、情 报板、紧急电话、通信和监视系统；4、服务设施：汽车加油、维修、餐饮、休息等；5、绿化照明等,四、道路工程的内容,公路规划,设计,公路施工,公路养护和运营管理,祝大家学业有成！,第三节 桥梁工程,绍兴八字桥,英国伦敦塔桥,什么是桥 从广义上看：跨越空间距离的通道。有：心与心交流的桥梁、空中桥梁、友谊桥梁、多边贸易桥梁（WTO）等。从狭义上看：桥梁是跨越障碍物的结构物。,一、桥涵与隧道,桥梁、涵洞和隧道是道路中的一段，除了路面结构与一般道路相同外，其自身的结构存在着差异。除此之外，他们也可以不做道路使用。所以桥梁、涵洞和隧道需要单独设计、计算，称为结构工程的组成部分。,1、桥梁【bridge】指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物。,桥梁建筑不仅要表现出结构上的稳定连续、强劲力感和跨越能力，而且要有美的形态与内涵，只有内容和形式的高度统一，才能显示出不朽的生命力。桥梁建筑美的基本因素：统一和谐 均衡稳定 比例协调 韵律优美,上海外白渡桥,拱肋桥天津彩虹桥,南浦大桥（1991）,该桥全长8346米，主桥长846米，主桥采用双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥，主跨跨径423米,2.涵洞：是为宣泄地面水流而设置的横穿路堤的小型排水构造物；它是路堤通过洼地或跨越水沟，或为把路基上方的水流宣泄到下方时，而设置的横穿路基的小型地面排水结构物。,涵洞,3.隧道:隧道是道路穿越山岭、地下和水底而修筑的构造物。,上海上中路越江隧道,青函隧道：目前世界最长的铁路隧道，全长53.9公里，海底长度23.3公里。此隧道跨越津轻海峡连接日本的北海道和本州。英法海底隧道：世界第二长的铁路隧道，长度50.5公里，海底长度37.9公里，也是世界海底长度最长的海底隧道，跨越英吉利海峡连接英国和法国。挪威的洛达尔隧道：世界最长的公路隧道，长度24.5公里。秦岭终南山特长公路隧道：亚洲及中国最长的公路隧道，也是世界最长的双孔公路隧道，长18.02公里，2006年完工后超过圣哥达隧道成为世界第二长公路隧道。,1、净跨径（0）净跨径是设计洪水位线或通航水位线上相邻两墩、台之间的水平距离。2、总跨径（0）总跨径也称桥梁孔径，是各孔净跨径的总和，他反映了桥梁的排泄洪水的能力 3、桥梁全长（L）桥梁全长也称桥长，是桥梁两桥台侧墙或八字尾端间的距离；当无桥台时，桥梁全长为桥面系行车道的长度。,4、桥梁高度（H1）桥梁高度也称桥高，是桥面至枯水位的距离。5、桥下净空高度（H）桥下净空高度是设计洪水位或通航水位至桥跨结构最下缘的距离。桥下净空高度值不得小于因排洪所需要的，以及对该河流通航所规定的净空高度。6、建筑高度（h）建筑高度是桥面（或轨顶）对桥跨结构最低边缘的差值。,二、桥梁的组成,桥梁结构由上部结构和下部结构组成。上部结构：1、桥跨结构（跨越障碍物的主要承力部分）2、附属设施下部结构：1、桥墩 2、桥台 3、支座 4、基础,二、桥梁的分类,1、国际特大桥梁分类标准,2、按桥面的位置划分上承式视野好、建筑高度大下承式建筑高度小、视野差中承式兼有两者的特点,3、按桥梁用途来划分 公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥 农桥、人行桥、运水桥(渡槽)、其它专用桥梁(如通过管路、电缆等),4、按材料来划分 木桥、钢桥、圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力钢筋混凝土桥,5、按受力方式分 梁桥梁为主要受力构件 拱桥弧形拱圈或拱肋承重，受压为主 刚架桥梁和柱刚性连接组成的结构 桁架桥杆件与杆件之间铰接接头，每根杆件均为二力杆 斜拉桥由主梁、塔柱和拉索组成 悬索桥又称吊桥，由悬挂于塔架上的缆绳承力,1、梁桥,以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁。梁桥是我国古代最普遍、最早出现的桥梁，古时称作平桥。按照主梁的静力体系，分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。,飞云江桥：1988年建成，国内第一大简支梁桥。,六库怒江桥：1991年建成，国内第二大预应力混凝土连续梁桥,2、拱桥,指的是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。中国的拱桥始建于东汉中后期，已有一千八百余年的历史。拱桥，造型优美，曲线圆润，富有动态感。,是世界上最长的拱形桥，大桥全长3900米，于2003年投入使用，之前最长的拱形桥是美国西弗吉尼亚州新河峡大桥。,中国上海市的卢浦大桥,巫山长江大桥,3、刚架桥,上部结构和下部结构连成整体的框架结构。梁和柱是刚性连接组成的结构。,重庆长江大桥：1980年建成，为预应力混凝土T形刚架桥，为国内同类公路桥梁之最,4、桁架桥,指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。桁架结构可以形成梁式、拱式桥，也可以作为缆索支撑体系桥梁中的主梁(或加劲梁)。桁架桥梁绝大多数采用钢材修建，亦有采用预应力混凝土修建的例子。,重庆朝天门大桥位于长江与嘉陵江交会处的朝天门前,此桥长1741米，主桥为190米+552米+190米，三跨连续中承式钢桁系杆拱桥。双层设计，上层双向6车道，下层双向轻轨和两个预留车道。其552米主跨，同类桥型跨径世界第一的记录，也是世界桥梁界的新奇迹。,重庆朝天门大桥,澳大利亚悉尼港湾大桥,5、斜拉桥,又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。,世界十大斜拉桥No.1 苏通大桥1088米，中国，2008年No.2 香港昂船洲大桥1018米，中国，在建No.3 多多罗桥（Tatara）890米，日本，1999年No.4 诺曼底大桥（Pont de Normandie）856米，法国，1995年No.5 南京长江三桥648米，中国，2005年,No.6 南京长江二桥628米，中国，2001年No.7 白沙洲长江大桥618米，中国，2001年No.8 青州闽江大桥605米，中国，2001年No.9 杨浦大桥602米，中国，1993年No.10 徐浦大桥590米，中国，1997 年,苏通大桥：世界最长斜拉桥和最高桥塔,香港昂船洲大桥香港昂船洲大桥全长一千零一十八米,桥双塔高约二百九十八米,独塔双跨的纵向支承,湛江海湾大桥,南浦大桥（1991）,该桥全长8346米，主桥长846米，主桥采用双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥，主跨跨径423米,6、悬索桥,悬索桥(吊桥)（suspensionbridge）指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住,明石海峡大桥,长江江阴公路大桥：跨度中国第一世界第四的悬索桥,鹅公岩大桥,鹅公岩大桥,虎门大桥,三、桥梁工程的内容,1、桥渡设计：选桥址、定桥位；决定桥孔；确定桥面标高，基础埋深；设计导流建筑物。2、方案必选3、桥跨结构设计4、桥梁施工5、检定与维护,工程造价专业,该方向的毕业生主要适合于从事项目投资与融资及工程造价全过程管理工作。初步具有项目评估、工程造价管理的能力，初步具有编制招标、投标文件和投标书评定的能力，初步具有编制和审核工程项目估算、概算、预算和决算的能力。,