道路与桥梁工程概论

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，其方向为流水线方向。

2

2z h i i i +=合(%).(%);路线设计纵坡坡度超高横坡或路拱横坡----Z h i i

3竖曲线的设计及计算

a 坡度差：ω<0:为凹形竖曲线， ω>0:为凸形竖曲线

L :竖曲线的长度(m) 4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

ω

R L =

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，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

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<=250m

4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

1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)、冲突点= n*n*(n-1)*(n-2)/6

4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

过水断面面积ω：

湿周x ： k:系数 水力半径R ：

流速V

流量

.容许的最小流速与最大流速

L F F V ?2

21＋＝2mh bh +=ωkh b x +=212m k +=x R ω=Ri c V =V Q ω=21min R V α=5%

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

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。

%100m ax ?=γγ

K r :现场压实后土的干密度;(g/cm3);rmax:土的最大干密度(g/cm3);

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）

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）

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。

A 优点：1.具有较高强度,稳定性好,使用寿命长(20~30年）；2.路面粗糙，抗滑性好，抗3.经常性维修和养护费用少；

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 max

min V V V <<

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6－8cm

4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6－8cm 上拌下贯：表面加铺拌和层，此时拌和层的厚度宜为3－4cm ，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。：

路表实测弯沉值Ls (0.01mm) F E p l c s αδ121000=

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60m 以下时，一般均应尽量采用。从0.75m~60m ，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。

b

s c e d A A A N l 2.0600-=

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按跨越障碍物的性质分1跨河桥2跨线桥(立体交叉)3高架桥4栈桥

d按上部结构行车道的位置分1上承式桥2中承式桥3下承式桥

e 按桥梁全长和跨径的不同分为特殊大桥、中桥、大桥、小桥

6桥梁的设计荷载永久荷载可变荷载偶然荷载

7桥梁设计的基本要求使用上的要求a.桥梁宽度应能保证车辆和人群的安全畅通；b.桥下能满足泄洪、安全通航或通车的要求；c.保证使用年限，并便于检查和维修。经济上的要求结构尺寸和构造上的要求应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。施工上的要求美观上的要求环保的要求