第三章第三章 道路工程道路工程 道路与轨道工程系道路与轨道工程系 侯相琛侯相琛 第三章第三章 道路工程道路工程 n n 基本要求 基本要求 掌握道路分类掌握道路分类 掌握道路的基本构成和掌握道路的基本构成和 基本性能基本性能 了解道路技术的发展趋势了解道路技术的发展趋势 了解道路工作环境的复杂性了解道路工作环境的复杂性 2 2 3 3 3 13 1道路工程发展简史道路工程发展简史 n n 中国道路发展史中国道路发展史 4000年前 新石器时期 黄帝发明车辆 驮运道 公元前16 11 世纪 商朝 夯土筑路 石灰稳定土壤 公元前11 5世 纪 周朝 创建了道路网的 规划 标准 管 理 养护 绿化 以及沿线的服务 性设施公元前475 221年 战国时期 发明栈道公元前221 206年 秦朝 道广五十步 三丈而树 构 成了以咸阳为中 心 通向全国的 驰道网 4 4 3 13 1道路工程发展简史道路工程发展简史 n n 中国道路发展史中国道路发展史 公元前206 220年 汉朝 五里设邮 十 里设亭 三十 里设驿 形 成官道 驿站 的格局 公元581 618年 隋朝 建设数千里 的御道 公元618 907年 唐朝 已有明确的 道路法 公元947 950年 后汉 开挖隧洞 火 煅石法先用柴 烧炙岩石 然 后泼以浓醋 使之粉碎 再 用工具铲除 逐渐挖成山洞 公元960 1644年 宋 元 明 朝 在过去的道路 建设基础上有 所提高 自北 京通往全国有 7条主干道 形 成道路网 5 5 3 13 1道路工程发展简史道路工程发展简史 n n 中国道路发展史中国道路发展史 公元1644 1911 年 清朝 利用原驿道修建 长达约15万公 里的 邮差路线 在低洼地段 出 现高路基的 叠 道 在软土地 区用秫秸铺底筑 路法 公元1912 1927年 北洋政府时期 1920年广东东省成立 公路处处 孙孙中山 道路是文明之母和财财 富之脉 北洋政府 末年 全国公路里程 为为26110公里 上海 天津等城市 开始 出现沥现沥 青和水泥混凝 土路面 公元1927 1949年 南京国民党政府 时期 打破了公路分割 的局面 初步形 成公路网 1934 年公布 公路工 程准则 24条 1949年能通车公 路里程的75000 公里 公元1949 1981年 改革开放前期 建国30多年来 全国通车公路 10倍于建国初 期 1981年由 交通部颁布了 公路工程技术 标准 6 6 3 13 1道路工程发展简史道路工程发展简史 n n 西方道路发展史西方道路发展史 公元前1900年 前古亚述时期 修筑了从巴 比伦辐射出 的道路 公元前600 前146年 迦太基 首先修筑有 路面的道路 公元前509 前27年 罗马共和国 周朝 阿庇乌大道 全长约660 公里 沟通 罗马与非洲 北部和远东 地区的作用 公元前27 476年 罗马帝国 罗马大道特征 一是路面高于地 面 二是两点之 间常常不顾地形 的艰险 恒以直 线相联 至今尚 留有隧道 桥梁 挡土墙遗迹 公元1799 1815年 拿破仑时代 P M J 特雷萨 盖筑路方法 主要特点是减 薄路面的厚度 底层用较大 的石料竖向铺 筑 也是最先 主张建立道路 养护系统的人 7 7 3 13 1道路工程发展简史道路工程发展简史 n n 西方道路发展史西方道路发展史 公元1815年 T 特尔福德 苏格兰工程师T 特尔福德采用了 一层式大石块基 础的路面结构 即特尔福德基层 公元1816年 J L 马克当 两个基本原则 一是道路承受交 通荷载的能力 主要依靠天然土 基 二是用有棱 角的碎石 互相 咬紧形成坚固的 路面 18世纪60年代 19世纪中期 第一次工业革命 周朝 1858年轧石机 1860年法国蒸汽 压路机 1883年 G W 戴姆勒和 1885年C F 本茨 分别发明汽车 1888年J B 邓洛 普发明充气轮胎 19世纪末至今 高速公路 干线 公路以及道路的 服务水平高速发 展 在公路建设 和运营中对环境 和生态越来越重 视 8 8 3 13 1道路工程发展简史道路工程发展简史 n n 代表性人物代表性人物 沙庆林院士沙庆林院士 姚祖康教授姚祖康教授 邓学军教授邓学军教授 9 9 3 23 2概念概念 道路工程道路工程 n n 通行通行机动车机动车 汽车 拖拉机 摩托车等 汽车 拖拉机 摩托车等 非机动车非机动车 兽力车 人力车 自行车等 兽力车 人力车 自行车等 和 和行人行人的各种带状工程构筑物的统称 的各种带状工程构筑物的统称 n n 由路基 路面 桥梁 涵洞和各种排水与由路基 路面 桥梁 涵洞和各种排水与 防护设施等组成 防护设施等组成 n n 包括公路 城市道路 工矿企业专用道路包括公路 城市道路 工矿企业专用道路 林区道路 农村道路以及各种大车道等 林区道路 农村道路以及各种大车道等 1010 3 23 2概念概念 公路工程公路工程 n n 连接各城镇 乡村和工矿基地 主要供汽车行连接各城镇 乡村和工矿基地 主要供汽车行 驶的道路 驶的道路 n n 公路是整个国家国民经济发展 国防交通战备公路是整个国家国民经济发展 国防交通战备 和人民群众生产生活中重要的基础设施和人民群众生产生活中重要的基础设施 n n 指经人工修建的 由路基 路面 桥梁 涵洞指经人工修建的 由路基 路面 桥梁 涵洞 等组成 配有必要的防护 排水 交通安全等等组成 配有必要的防护 排水 交通安全等 附属设施 达到规定技术标准并经验收合格的附属设施 达到规定技术标准并经验收合格的 用于连接各城镇 乡村和工矿基地 主要供汽用于连接各城镇 乡村和工矿基地 主要供汽 车行驶的带状构筑物 车行驶的带状构筑物 n n 全封闭 全立交 全部控制出入口专供汽车分全封闭 全立交 全部控制出入口专供汽车分 道高速行驶的公路称为高速公路 道高速行驶的公路称为高速公路 1111 鲁迅先生说 鲁迅先生说 其实地上本没有路 走的人多了其实地上本没有路 走的人多了 也就成了路 也就成了路 1212 中国 太行山 郭良隧道 1313 1414 1515 1616 1717 1818 3 33 3道路分类道路分类 1919 3 43 4道路的基本组成道路的基本组成 n n 线形 直线 平曲线 纵曲线线形 直线 平曲线 纵曲线 曲线半径的大小与设计速度有关曲线半径的大小与设计速度有关 坡度的大小与公路等级有关坡度的大小与公路等级有关 曲线 直线的长度有限制曲线 直线的长度有限制 汽车的行驶轨迹 和动力因数确定 2020 2121 2222 3 43 4道路的基本组成道路的基本组成 n n 路基路基 路基形式 2323 3 43 4道路的基本组成道路的基本组成 n n 对路基的三个基本要求对路基的三个基本要求 1 1 足够的承载力与刚度 足够的承载力与刚度 2 2 足够的整体稳定性 足够的整体稳定性 3 3 足够的水温稳定性 足够的水温稳定性 路基滑塌 路基翻浆 边坡崩塌 2424 3 43 4道路的基本组成道路的基本组成 n n 路面 路面 土基土基 垫层 基层 面层垫层 基层 面层 材料强度逐渐降低 荷载应力逐渐降低 2525 面层 基层 土基 应力区 应力影响线 弯沉盆曲 线 荷载向下扩散时 存在一个扩散角 使得受荷面积扩大 荷载应力减小 2 1 3 2626 3 43 4道路的基本组成道路的基本组成 按面层材料的类型分类 按面层材料的类型分类 水泥混凝土路面水泥混凝土路面 沥青类路面 砂石类路面 块石类路 沥青类路面 砂石类路面 块石类路 面面 按路面结构整体的力学特性分类 按路面结构整体的力学特性分类 刚性路刚性路 面 柔性路面 半刚性路面面 柔性路面 半刚性路面 2727 砂石路面 轮迹路面 块石路面 拳石路面 2828 沥青路面 水泥路面 沙漠公路 沥青路面 高原公路 沥青路面 2929 3 43 4道路的基本组成道路的基本组成 n n 对路面的基本要求对路面的基本要求 1 1 具有足够的强度和 具有足够的强度和 刚度刚度 2 2 平整 坚实 耐磨 平整 坚实 耐磨 3 3 足够的高低温稳定 足够的高低温稳定 性和水稳定性性和水稳定性 4 4 安全 环保 低噪 安全 环保 低噪 音 低污染 音 低污染 5 5 良好的耐久性 良好的耐久性 3030 3 53 5道路横断面道路横断面 3131 3 53 5道路横断面道路横断面 3232 3 53 5道路横断面道路横断面 n n 横断面的宽度或车道数由预测交通量确横断面的宽度或车道数由预测交通量确 定定 n n 不同的设计速度下 相同宽度车道的通不同的设计速度下 相同宽度车道的通 行能力不同行能力不同 n n 设计时要遵照设计时要遵照 公路工程技术标准公路工程技术标准 3333 3434 3 63 6道路施工道路施工 机械机械 拌合站 运输车辆 摊铺机 光轮压路机 胶轮压路机 小型震动夯 3535 3 63 6道路施工道路施工 机械机械 水泥路面摊铺机 3636 3 63 6道路施工道路施工 材料材料 3737 3 63 6道路施工道路施工 材料材料 3838 3 63 6道路施工道路施工 材料材料 新材料新技术的发展 废旧轮胎的利用 4141 三维格室三维格室 彩彩色色路路面面 安全警示安全警示 专用通道专用通道 功能分区 弯坡道提示 彩彩色色路路面面 降低热岛效应新技术降低热岛效应新技术 彩色薄层隔热涂料彩色薄层隔热涂料 普通的沥青混凝土路面 49 薄层隔热路面 37 生态环境对铺面的要求生态环境对铺面的要求 行驶 停驻 绿化 透水于一身 透水路面透水路面 4747 3 73 7道路附属与服务设施道路附属与服务设施 n n 服务厂区 支挡构造物 排水系统 机服务厂区 支挡构造物 排水系统 机 电系统电系统 宁杭高速服务区 4848 挡土墙 紧急避险车道 4949 挡土墙 5050 挡土墙 5151 排水沟 截水沟 5252 收费站收费站 5353 收费站收费站 5454 机电设备机电设备 3 83 8道路的使用道路的使用 n n 道路的荷载道路的荷载 n n 道路的损坏道路的损坏 n n 道路的养护道路的养护 5555 3 8 13 8 1道路的荷载道路的荷载 n n 环境荷载环境荷载 温差温差 冻融冻融 动水压力和静水压力动水压力和静水压力 n n 交通荷载交通荷载 随机性随机性 动载动载 冲击荷载冲击荷载 水平荷载水平荷载 5656 5757 5858 3 8 23 8 2道路的损坏道路的损坏 n n 环境荷载引起的环境荷载引起的 横向缩裂横向缩裂 冻胀 翻浆冻胀 翻浆 n n 交通荷载引起的交通荷载引起的 疲劳 沥青 水泥路面 疲劳 沥青 水泥路面 车辙 沥青路面 车辙 沥青路面 断板 水泥路面 断板 水泥路面 边角断裂 水泥路面 边角断裂 水泥路面 5959 6060 网裂 车辙 龟裂 纵缝 横缝 6161 表面 损坏 错台 断板 边角 损坏 3 8 33 8 3道路的养护道路的养护 n n 道路表面技术状况的诊断道路表面技术状况的诊断 6262 3 8 33 8 3道路的养护道路的养护 n n 道路养护维修与再生利用道路养护维修与再生利用 沥青路面再生利用技术沥青路面再生利用技术 6363 3 8 33 8 3道路的养护道路的养护 n n 道路养护维修与再生利用道路养护维修与再生利用 水泥路面再生利用技术水泥路面再生利用技术 6464 6565 3 9我国公路建设与发展状况 6666 3 9 13 9 1我国公路建设与发展状况我国公路建设与发展状况 6767 我国公路概况我国公路概况 6868 公路技术等级和路面等级不断提高公路技术等级和路面等级不断提高 6969 公路技术等级和路面等级不断提高公路技术等级和路面等级不断提高 7070 总体目标总体目标 从现在起 用从现在起 用30 5030 50年左右的时间 建立起世界上年左右的时间 建立起世界上 规模最庞大 设施最先进 运输能力和效率最高 规模。