第五章第五章 交通土建工程交通土建工程土木工程概论(交通土建工程一一 概述概述公元前公元前221221年：年： 秦始皇在云南、贵州秦始皇在云南、贵州 地区通了地区通了“五尺道五尺道” 开辟沟通了开辟沟通了 首都咸阳经四川与云首都咸阳经四川与云 南东部的联系南东部的联系土木工程概论(交通土建工程 目前，全世界已有目前，全世界已有8080多个国家和地区拥有高速公路多个国家和地区拥有高速公路 通车总里程超过了通车总里程超过了2323万公里万公里 美国第一，约美国第一，约9 9万公里，连接了美国所有万公里，连接了美国所有5 5万人以上的城市万人以上的城市 中国第二，约中国第二，约3 3万公里万公里 加拿大第三，加拿大第三，1.651.65万公里，万公里，而且不征收车辆通行费，所以路而且不征收车辆通行费，所以路 上也没有收费站、检查站。上也没有收费站、检查站。 德国第四，德国第四，1.11.1万多公里万多公里 法国第五，法国第五，1 1万多公里万多公里 世界第一条高速公路是德国的波恩至科隆公路，世界第一条高速公路是德国的波恩至科隆公路，19511951年年 中国第一条高速公路是沪嘉线，中国第一条高速公路是沪嘉线，19881988年年 长度方面进入世界前列长度方面进入世界前列 质量（沪宁线的鉴定结果），达世界先进水平质量（沪宁线的鉴定结果），达世界先进水平土木工程概论(交通土建工程年，我国第一条高速公路沪嘉高速公路建成，年，我国第一条高速公路沪嘉高速公路建成，年月开工建设，年月建成通车，全长年月开工建设，年月建成通车，全长.公里。全路设计行车时速公里，双向车道，公里。全路设计行车时速公里，双向车道，中央分隔带宽米，全封闭，全立交。中央分隔带宽米，全封闭，全立交。沪嘉高速公路沪嘉高速公路土木工程概论(交通土建工程京深高速公路邯郸段京深高速公路邯郸段土木工程概论(交通土建工程广深高速公路广深高速公路京珠高速公路京珠高速公路沪宁高速公路沪宁高速公路土木工程概论(交通土建工程中国十大危险路段中国十大危险路段1 “死亡之线死亡之线”318”318国道川藏线国道川藏线 n 高山反应。川藏线从四川盆地的成都开始，一路西行海拔高山反应。川藏线从四川盆地的成都开始，一路西行海拔 慢慢升高，虽然有很多海拔超过慢慢升高，虽然有很多海拔超过40004000米的大山，缺氧有可能米的大山，缺氧有可能 带来许多问题，尤其对初涉此地的司机。带来许多问题，尤其对初涉此地的司机。n 走川藏线泥石流塌方路段多走川藏线泥石流塌方路段多土木工程概论(交通土建工程 2 2 恐怖的百慕大恐怖的百慕大”?320”?320国道黄花桥路段国道黄花桥路段 n 车辆因超载、超速，导致车辆在弯道下坡时容易失去车辆因超载、超速，导致车辆在弯道下坡时容易失去 平衡、方向无法控制。平衡、方向无法控制。n 道路设计不合理，按照国家规定，二级公路的最小弯道半道路设计不合理，按照国家规定，二级公路的最小弯道半 径为径为250250米，视距为米，视距为110110米。而黄花桥弯道半径仅米。而黄花桥弯道半径仅216216米，视米，视 距距8484米，大大低于国道二级公路设计标准。从而导致车辆行米，大大低于国道二级公路设计标准。从而导致车辆行 至此处时，往往因为转弯半径不够，会车视距不足而引发交至此处时，往往因为转弯半径不够，会车视距不足而引发交 通事故。通事故。 江西省萍乡市江西省萍乡市湘东区境内湘东区境内 土木工程概论(交通土建工程3 “3 “死亡死亡5 5公里公里”?”?八达岭高速公路八达岭高速公路 n 白天北京市区限制大货车通行，所以进京的大货车集中在深白天北京市区限制大货车通行，所以进京的大货车集中在深 夜行驶，因为夜间驾驶视线不清，而且长途运输使得司机往夜行驶，因为夜间驾驶视线不清，而且长途运输使得司机往 往疲劳驾驶，这些使得发生事故的危险性大大增加。往疲劳驾驶，这些使得发生事故的危险性大大增加。n 八达岭高速公路有三分之一的路段是依山而建，这个事故多八达岭高速公路有三分之一的路段是依山而建，这个事故多 发地段的车速被限制在大车每小时发地段的车速被限制在大车每小时4040公里，小车每小时公里，小车每小时6060公公 里，但许多司机并没有这么做。里，但许多司机并没有这么做。土木工程概论(交通土建工程n 车流量很大，每天高达车流量很大，每天高达1 1万多辆万多辆n 路况差，烂车多，安全设施不全路况差，烂车多，安全设施不全n 超速驾驶。该路段车多、弯道多，道路两旁缺乏必要的防护超速驾驶。该路段车多、弯道多，道路两旁缺乏必要的防护 栏等安全设施栏等安全设施4 “死亡之谷死亡之谷”?”?四川四川213213国道都江堰至汶川映秀公路国道都江堰至汶川映秀公路 土木工程概论(交通土建工程5 “5 “死亡之路死亡之路”?”?京津塘高速公路京津塘高速公路 路段长路段长38.538.5公里的京津公里的京津塘高速路北京段塘高速路北京段 车流量是设计的车流量是设计的3 3倍，雾倍，雾多路窄无停车港湾多路窄无停车港湾 6 “6 “货车杀手货车杀手”?”?京珠高速公路粤境北段路线京珠高速公路粤境北段路线 n 超载超载 n 京珠北路段气候多变，全京珠北路段气候多变，全 线中部约线中部约2525公里范围内公里范围内 为常年雾区，为常年雾区，80%80%的天数的天数 潮湿多雾潮湿多雾 土木工程概论(交通土建工程7 7 魔鬼魔鬼“U”“U”字弯字弯?太克公路太克公路 弯道属于陡坡急弯，弯道弯道属于陡坡急弯，弯道径小而纵坡度大径小而纵坡度大 ，里高里高外低外低 8 “8 “死亡地带死亡地带”?”?鸡图公鸡图公路路 43.543.5公里处公里处连续下坡，急弯、多连续下坡，急弯、多弯弯回头曲线向左回弯回头曲线向左回弯达到达到9090多度多度 土木工程概论(交通土建工程9 9 死亡之坡死亡之坡”罗汉洞坡罗汉洞坡 国道国道310310线（陕西宝鸡至甘线（陕西宝鸡至甘肃天水）罗汉洞坡肃天水）罗汉洞坡 几百处路基大面积塌陷几百处路基大面积塌陷 （3 3个月）个月）10 10 恐怖恐怖“乙乙”字字308308国道河北新河境内国道河北新河境内 几个连续的急拐弯，呈几个连续的急拐弯，呈“乙乙”字型分布字型分布 土木工程概论(交通土建工程二二 道路运输的特点道路运输的特点 能满足政治、经济、国防各方面的需要能满足政治、经济、国防各方面的需要 承担铁路、水运、空运固定路线之外的延伸运输任务承担铁路、水运、空运固定路线之外的延伸运输任务 能实现门对门的直达运输能实现门对门的直达运输 机动灵活性大机动灵活性大 速度快、造价低速度快、造价低 运量大（单车少，车辆数量多）运量大（单车少，车辆数量多）土木工程概论(交通土建工程三三 道路的分类道路的分类所处的所处的位置、交通性质和使用特点位置、交通性质和使用特点公路：连接城市、乡村主要供汽车行驶具有一定技术条件和设施公路：连接城市、乡村主要供汽车行驶具有一定技术条件和设施城市道路：在城市范围内，供车辆及行人通行的道路城市道路：在城市范围内，供车辆及行人通行的道路厂矿道路：主要供工厂、矿山运输车辆通行的道路厂矿道路：主要供工厂、矿山运输车辆通行的道路林区道路：建在林区，主要供各种林业运输工具通行的道路林区道路：建在林区，主要供各种林业运输工具通行的道路乡村道路：建在乡村、农场，供行人及各种农业运输工具通行乡村道路：建在乡村、农场，供行人及各种农业运输工具通行土木工程概论(交通土建工程公路公路土木工程概论(交通土建工程土木工程概论(交通土建工程土木工程概论(交通土建工程土木工程概论(交通土建工程土木工程概论(交通土建工程土木工程概论(交通土建工程土木工程概论(交通土建工程土木工程概论(交通土建工程四四 公路的分类与分级公路的分类与分级1. 1. 分类分类在公路网中起在公路网中起骨架骨架作用的公路，作用的公路，干线公路干线公路。 国家干线公路（国家干线公路（国道国道）：在国家公路网中，具有全国性）：在国家公路网中，具有全国性 政治、经济、政治、经济、 国防意义国防意义 省干线公路（省干线公路（省道省道）：具有）：具有全省性政治、经济意义全省性政治、经济意义 县公路：县公路：具有全县性政治、经济意义具有全县性政治、经济意义 乡公路：主要为乡村生产、生活服务，并经确定为乡级乡公路：主要为乡村生产、生活服务，并经确定为乡级 的公路的公路在公路网中起在公路网中起连接连接作用的公路，作用的公路，支线公路支线公路。土木工程概论(交通土建工程2. 2. 分级分级交通量、使用任务、性质交通量、使用任务、性质划分为五个等级划分为五个等级高速公路：专供汽车分向、分车道行驶，并全部控制出入的高速公路：专供汽车分向、分车道行驶，并全部控制出入的 干线公路干线公路 四车道：折合成小客车的远景设计年限平均昼夜交通量四车道：折合成小客车的远景设计年限平均昼夜交通量 为为2500055000辆辆 六车道：六车道：4500080000辆辆 八车道：八车道：60000100000辆辆 设计年限设计年限20年年土木工程概论(交通土建工程一级公路：供汽车分向、分道行驶的公路一级公路：供汽车分向、分道行驶的公路 折合成小客车的远景设计年限平均昼夜交通量折合成小客车的远景设计年限平均昼夜交通量 为为15000150003000030000辆辆 设计年限设计年限2020年年二级公路：折合成中型重车的远景设计年限平均昼夜交通量二级公路：折合成中型重车的远景设计年限平均昼夜交通量 为为3000300075007500辆，设计年限辆，设计年限1515年年三级公路：折合成中型重车的远景设计年限平均昼夜交通量三级公路：折合成中型重车的远景设计年限平均昼夜交通量 为为1000100040004000辆，设计年限辆，设计年限1010年年四级公路：折合成中型重车的远景设计年限平均昼夜交通量四级公路：折合成中型重车的远景设计年限平均昼夜交通量 为双车道为双车道15001500辆以下，单车道辆以下，单车道200200辆以下辆以下土木工程概论(交通土建工程地位、交通功能地位、交通功能以及对沿线建筑的以及对沿线建筑的服务功能服务功能1. 1. 快速路快速路 设中央分隔带，具有四条以上车道，进出口全部或部分采设中央分隔带，具有四条以上车道，进出口全部或部分采 立体交叉控制，供车辆以较高速行驶的道路立体交叉控制，供车辆以较高速行驶的道路 完全交通功能完全交通功能 长距离、快速交通运输的动脉长距离、快速交通运输的动脉上海内环线高架道路上海内环线高架道路五五 城市道路的分类与分级城市道路的分类与分级土木工程概论(交通土建工程 2. 2. 主干道主干道 起骨架作用的道路起骨架作用的道路 连接城市主要分区的干道连接城市主要分区的干道 城市对外枢纽之间的联系城市对外枢纽之间的联系 以交通功能为主以交通功能为主上海中山东一路，上海中山东一路，10车道的客货运主干道车道的客货运主干道3. 3. 次干道次干道 与主干道形成城市道路网与主干道形成城市道路网 起集散交通作用，兼有服务功能起集散交通作用，兼有服务功能土木工程概论(交通土建工程4. 4. 支路支路 是次干道与街坊路的连接线是次干道与街坊路的连接线 解决局部地区交通解决局部地区交通 以服务功能为主以服务功能为主土木工程概论(交通土建工程六六 高速公路高速公路1. 1. 高速公路的特征高速公路的特征 限制车速，汽车专用限制车速，汽车专用 速度小于速度小于50km/h的车辆不得进入的车辆不得进入 拖拉机、装载特别货物的车辆及非机动车不得进入拖拉机、装载特别货物的车辆及非机动车不得进入 分隔行驶，安全高速分隔行驶，安全高速 两幅路横断面形式。中央设置分隔带，将对向车流分两幅路横断面形式。中央设置分隔带，将对向车流分 隔，杜绝对向撞车，安全高速隔，杜绝对向撞车，安全高速 同向车流，采用全线划线区分车道，减少超车和同向同向车流，采用全线划线区分车道，减少超车和同向 车速差造成的干扰车速差造成的干扰土木工程概论(交通土建工程2. 2. 优点优点 高速行车：高速行车：90110km/h 通行能力大，运输效率高通行能力大，运输效率高 双车道：昼夜通行能力双车道：昼夜通行能力0.50.6万辆万辆 四车道：四车道：3.55.0万辆万辆 六、八车道：六、八车道：710万辆万辆 安全行车：事故减少（安全行车：事故减少（1/31/2) 运费低：龙塘西葛（合宁）运费低：龙塘西葛（合宁） 一年，节约成本一年，节约成本3241万元万元土木工程概论(交通土建工程3. 3. 缺点缺点 占地多占地多 3035m 六车道：六车道：5060m 征地费用占总投资的征地费用占总投资的1/5 投资大，造价高投资大，造价高 较一般公路高约较一般公路高约10倍倍4. 4. 设置条件设置条件当前交通量达当前交通量达500010000辆辆/日，可兴建日，可兴建土木工程概论(交通土建工程七七 SMA路面路面（Stone Matrix Asphalt)1. 1. 组成组成 沥青纤维稳定剂矿粉少量细集料组成的沥青纤维稳定剂矿粉少量细集料组成的沥青玛蹄脂沥青玛蹄脂 填充间断级配的粗集料的沥青混合料填充间断级配的粗集料的沥青混合料 主要解决车辙问题而发展的一种新型材料主要解决车辙问题而发展的一种新型材料 用于承受重交通荷载及高轮压的道路和机场路面用于承受重交通荷载及高轮压的道路和机场路面2. 2. 组成的特点组成的特点 间断级配的沥青混合料间断级配的沥青混合料土木工程概论(交通土建工程 使用高温析漏实验确定沥青用量使用高温析漏实验确定沥青用量 粗集料坚硬、表面粗糙、针片状颗粒少粗集料坚硬、表面粗糙、针片状颗粒少 细集料采用坚硬的人工砂细集料采用坚硬的人工砂 矿料是用磨细的石灰石粉，不要用回收粉尘矿料是用磨细的石灰石粉，不要用回收粉尘 使用纤维作为稳定剂使用纤维作为稳定剂 施工时，拌和时间延长，施工温度要高，压实不得用轮施工时，拌和时间延长，施工温度要高，压实不得用轮 胎碾胎碾 组成特点组成特点( (三多一少）三多一少） ：粗集料多，矿料多、沥青结合粗集料多，矿料多、沥青结合 多，细集料少，掺纤维增强剂多，细集料少，掺纤维增强剂 较多的沥青较多的沥青 沥青的粘结性要求高：最好选用改性沥青沥青的粘结性要求高：最好选用改性沥青土木工程概论(交通土建工程3. SMA3. SMA表面层的主要功能表面层的主要功能 抗滑能力好：集料尺寸大，安全性好抗滑能力好：集料尺寸大，安全性好 平整度高以及车辙小：高温稳定性，实验表明抗变形能力平整度高以及车辙小：高温稳定性，实验表明抗变形能力 是一般的是一般的1.5-4 倍倍 噪音小噪音小 耐久性好：耐久性好：SMA耐久、耐磨损性非常好、抵抗温度和交通耐久、耐磨损性非常好、抵抗温度和交通 裂缝性能好裂缝性能好 能见度好：减小车灯光反射，减小水雾能见度好：减小车灯光反射，减小水雾 不透水不透水土木工程概论(交通土建工程 1993年，广佛、成渝等高速公路年，广佛、成渝等高速公路 首都机场东跑道是世界上首次使用改性沥青和首都机场东跑道是世界上首次使用改性沥青和SMA结构的结构的 跑道跑道 1996年，八达岭高速公路，北京昌平年，八达岭高速公路，北京昌平 SMA改性改性 1997年，长安街年，长安街 SMA改性改性3. SMA3. SMA路面在我国的发展路面在我国的发展 1992年，首都机场高速公路，年，首都机场高速公路，SMA+改性两种新技术改性两种新技术 改性沥青加工费改性沥青加工费 100美元美元/t110美元美元/t/t土木工程概论(交通土建工程八八 沥青路面现阶段存在的问题沥青路面现阶段存在的问题 高温车辙及变形问题高温车辙及变形问题 水损害破坏严重水损害破坏严重 寒冷地区温缩裂缝普遍存在寒冷地区温缩裂缝普遍存在 高速公路的表面性功能，尤其是抗滑性不足，缺乏优质石料高速公路的表面性功能，尤其是抗滑性不足，缺乏优质石料 缺乏高质量的重交通沥青缺乏高质量的重交通沥青 交通量大，超载严重交通量大，超载严重 级配还是多用连续式密级配级配还是多用连续式密级配土木工程概论(交通土建工程车辙车辙水损害水损害温缩裂缝温缩裂缝疲劳裂缝疲劳裂缝土木工程概论(交通土建工程老化老化泛油泛油纵向裂缝纵向裂缝反射裂缝反射裂缝土木工程概论(交通土建工程 100120km/h 常速常速 120 160km/h 中速中速 160200km/h 准高速或快速准高速或快速 200400km/h 高速高速 大于大于400km/h 特高速特高速八八 高速铁路高速铁路1. 1. 按速度分档按速度分档 2. 2. 高速铁路的几种模式高速铁路的几种模式 日本新干线模式：全部建新线，旅客列车专用日本新干线模式：全部建新线，旅客列车专用 德国德国ICE模式：全部建新线，旅客列车与货物列车混用模式：全部建新线，旅客列车与货物列车混用 英国英国APT模式：主要由摆式车体组成的动车组，混用模式：主要由摆式车体组成的动车组，混用 法国法国TGV模式：部分建新线，部分旧线改进，专用模式：部分建新线，部分旧线改进，专用土木工程概论(交通土建工程九九 磁悬浮列车磁悬浮列车 速度大于速度大于500km/h 无机械振动和噪音，无废气排出和污染无机械振动和噪音，无废气排出和污染 充分利用能源，获得较好的运输效率充分利用能源，获得较好的运输效率 平稳舒适平稳舒适 不发生脱轨、颠覆事故不发生脱轨、颠覆事故 省去大量的维修工作和维修费用省去大量的维修工作和维修费用 全盘自动化控制全盘自动化控制 龙阳站浦东机场龙阳站浦东机场 33km 速度为速度为430km/h 8min 乘出租车，交通畅通乘出租车，交通畅通 30min土木工程概论(交通土建工程十十 彩色路面彩色路面 增加城市道路的增加城市道路的美观性美观性 增加道路的磨阻率，减少车辆打滑，所以增加道路的磨阻率，减少车辆打滑，所以安全安全 彩色道路用不同的颜色区分不同道路的使用功能，这将彩色道路用不同的颜色区分不同道路的使用功能，这将 大大有利于交通大大有利于交通安全安全 减少了危险区域的交通问题，提高路面的减少了危险区域的交通问题，提高路面的可视度可视度 彩色沥青路面改善了普通沥青路面黑色的单调性，可与附彩色沥青路面改善了普通沥青路面黑色的单调性，可与附 近的景观近的景观相互搭配、协调相互搭配、协调1. 1. 优点优点土木工程概论(交通土建工程 起起指示不同车道指示不同车道的用途的用途 对车流的对车流的引导引导要比在路面上画线效果更好要比在路面上画线效果更好 在夜间更在夜间更醒目醒目 减少减少7 7分贝左右的车轮摩擦分贝左右的车轮摩擦噪声噪声 急刹车时，急刹车时，制动距离制动距离比一般路面比一般路面缩短缩短40%40%，有益于减少交，有益于减少交 通事故。通事故。 土木工程概论(交通土建工程上海延安西路上上海延安西路上150150米米长的彩色公交专用车道长的彩色公交专用车道 北京顺义区市政彩北京顺义区市政彩色路面工程色路面工程土木工程概论(交通土建工程北京二环北京二环这种固体彩色路面是这种固体彩色路面是从国外引进的新型交从国外引进的新型交通设施，它通过特殊通设施，它通过特殊的施工工艺敷设于路的施工工艺敷设于路面，综合了车道视觉面，综合了车道视觉减速标线和感觉减速减速标线和感觉减速标线的优点，路面呈标线的优点，路面呈现暗红色，有很强的现暗红色，有很强的视觉警示效果。视觉警示效果。 土木工程概论(交通土建工程彩色沥青材料是彩色沥青材料是东湖高新技术开东湖高新技术开发区国创集团用发区国创集团用了近两年时间研了近两年时间研究开发的新产品，究开发的新产品，其性能达到了国其性能达到了国际先进水平际先进水平 土木工程概论(交通土建工程 彩色路面比普通路面贵彩色路面比普通路面贵 用材不当，会褪色用材不当，会褪色 空气扬尘没达标，不能完空气扬尘没达标，不能完“美美”无损无损2. 2. 缺点缺点3. 3. 发展发展目前伦敦市中心已经铺设了几十万平方米的目前伦敦市中心已经铺设了几十万平方米的公交车彩色专公交车彩色专用道用道，还有，还有自行车专用彩色道自行车专用彩色道1010多万平方米多万平方米。英国希思罗。英国希思罗机场与伦敦市区之间已经铺设了机场与伦敦市区之间已经铺设了2020公里长公里长的彩色路面，为的彩色路面，为巴士车专用道，如果有其他车辆进入将被罚款巴士车专用道，如果有其他车辆进入将被罚款 土木工程概论(交通土建工程 铺设之后形成彩色路面，不但美观，而且轻质馏分发挥极铺设之后形成彩色路面，不但美观，而且轻质馏分发挥极 少，污染会比黑色柏油大大减少少，污染会比黑色柏油大大减少 最外层的颗粒状材料设置有气孔，硬度极强，可以改变声最外层的颗粒状材料设置有气孔，硬度极强，可以改变声 波频率波频率 彩色沥青技术和彩色沥青技术和“彩色微表处理彩色微表处理”技术。这种技术是将黑技术。这种技术是将黑 色的沥青提纯成无色透明沥青，然后加入相应的特殊颜色的沥青提纯成无色透明沥青，然后加入相应的特殊颜 料，使沥青按照需要变成红、黄、蓝、绿等不同的色彩料，使沥青按照需要变成红、黄、蓝、绿等不同的色彩4. 4. 特点特点土木工程概论(交通土建工程 作业：作业：1.1.高速公路的特征有哪些？它有哪些优点和缺点高速公路的特征有哪些？它有哪些优点和缺点？2.2.谈谈你对道路工程的新认识。谈谈你对道路工程的新认识。3.3.目前我国修建的公路以及高速公路存在哪些问题？谈谈目前我国修建的公路以及高速公路存在哪些问题？谈谈4.4. 你的看法。你的看法。土木工程概论(交通土建工程 谢谢大家谢谢大家土木工程概论(交通土建工程土木工程概论(交通土建工程