道路與橋梁工程概論學習總結
道路與橋梁工程概論學習總結
本課程主要分為兩大方面,一是道路工程概論,再是橋梁工程概論。在道路工程這一章,我們學習到了四大點知識,分別是:緒論,道路路線設計,路線交叉與道路交通設施,路基工程,路面工程,高速公路。
掌握基本概論后,我們展開了道路路線的設計,這也是本章令我印象最深刻的一節(jié)。為了讓我們明白路線合理的重要性,老師給我們放映了中國十大死亡公路的PPT,因為線路的不合理,導致無數(shù)的生命黯然而逝,家庭支離破碎,也造成了國家經(jīng)濟的巨大損失。公路的平面線形,由于其位置受社會經(jīng)濟.自然地理和技術條件等因素的限制,公路從起點到終點在平面上不可能是一條直線,而是由許多直線段和曲線段組合而成。在設計中,我們應該注意直線的適用條件,不要盲目使用直線,并按公式計算出離心力,橫向力系數(shù),圓曲線最小半徑等必須的數(shù)據(jù)。同時緩和曲線的加入也是必要的,它有利于操縱方向盤,消除離心力的突變,也可以完成超高和加寬的過渡。道路安全在于駕駛員也在于我們這些建設者,所以我們若有機會設計一條道路,必定要錙銖必較,謹小慎微的完成設計。
路是三維空間的工程實體,需由平面、縱斷面和橫斷面來確定其方向、高程和幾何形狀。
路線的平面是道路的中線在水平上的投影。現(xiàn)代道路平面線形要素包括直線、圓曲線、緩和曲線。平面曲線必須與地形、環(huán)境、景觀等相協(xié)調,同時應注意線形的連續(xù)與均衡性,并同縱面線形相互配合。
路線的縱斷面是路線的中線在豎直面上的投影?v斷面的設計成果有路線縱斷面圖和路基設計表?v斷面圖是道路縱斷面設計的主要成果,將其與平面圖結合起來,就能準確地定出道路的空間位置。在縱斷面圖上有兩條主要的線:一條是地面線,另一條是設計線。道路縱斷面線形設計要素包括縱坡度、豎曲線等?v坡及坡長、豎曲線的設計應以《公路工程技術標準》為基礎,從經(jīng)濟、氣候、地理環(huán)境等方面綜合考慮通過計算進行設計。
在道路工程的學習完成后,我們開始了橋梁工程的學習。通過學習,我知道了橋梁分為梁式橋,拱式橋,懸索橋,斜拉橋。其中,我對斜拉橋情有獨鐘。斜拉橋又稱斜張橋,是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁,是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結構體系。其可看作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續(xù)梁。其可使梁體內彎矩減小,降低建筑高度,減輕了結構重量,節(jié)省了材料。斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。斜拉橋作為一種拉索體系,比梁式橋的跨越能力更大,是大跨度橋梁的最主要橋型。斜拉橋的索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨柱,材料有鋼和混凝土的。斜拉索布置有單索面、平行雙索面、斜索面等。
通過對人、車、路三要素構成的交通系統(tǒng)中的各要素在交通安全中所起作用的客觀分析,找出影響道路交通安全的誘因,從而減少道路交通事故的發(fā)生。為達到效果,除了加強對駕駛員、行駛車輛的嚴格管理外,必須在道路設計、養(yǎng)護中注意消除道路隱性缺陷,努力實現(xiàn)道路因素對預防道路交通事故的促進作用。學習《道路與橋梁工程概論》這門課程,獲得了許多道路與橋梁工程方面的相關知識,不僅對將來的工作有很大的幫助,有些知識甚至能運用到日常生活中?傊瑢W習的過程,就是一個收獲與進步的過程。
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道路與橋梁工程概論學習總結
作為非專業(yè)道橋專業(yè)的學生,為了擴展我的知識范圍及對將來的就業(yè)和發(fā)展打好基礎,擴展發(fā)展方向,我們學習了該門課程,對道橋方面的相關知識有了初步的了解,對有關原理和技術有了初步的認識。
該門課程分為道路和橋梁兩部分,現(xiàn)對主要學習要點做些初步總結。一.道路工程
1.道路工程概念
道路工程是從事道路的規(guī)劃、勘測、設計、施工、養(yǎng)護等的一門應用科學和技術。是土木工程的一個分支。道路通常是指為陸地交通運輸服務,通行各種機動車、人畜力車、馱騎牲畜及行人的各種路的統(tǒng)稱。道路按使用性質分為城市道路、公路、廠礦道路、農村道路、林區(qū)道路等。城市高速干道和高速公路則是交通出入受到控制的、高速行駛的汽車專用道路。
2.道路的組成、等級及分類
道路由路基、路面、橋涵、排水系統(tǒng)、隧道、防護工程、特殊構造物以及沿線設施組成。道路在工程上分為公路、城市道路、專用道路和鄉(xiāng)村道路。公路分為高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路五個等級;城市道路分為快速路、主干路、次干路和支路四個等級。
3.道路路線設計
路線設計分為平面設計、縱斷面設計和橫斷面設計。①平面設計要點
道路平面線形最基本的是直線和曲線。直線最短捷,但為了適應地形、地物條件,避開路線上的障礙物,并滿足某些技術上和經(jīng)濟上的要求,往往插入曲線,以便車輛能夠平順地改變方向。這些曲線多用圓曲線,也稱彎道或平曲線。
最小曲線半徑:是保證汽車在設置超高的曲線部分行駛時所產(chǎn)生的離心力不超過輪胎和路面的摩阻力所允許的界限,其中并須考慮使乘車人感覺良好和駕駛員操縱方便。確定最小曲線半徑時,必須綜合考慮以下各項因素:汽車在曲線上行駛的速度與平穩(wěn)性、乘客的舒適程度、車輛和輪胎的損耗、燃料的消耗以及修建費用等。
緩和曲線:當汽車從直線地段駛入曲線時,為了緩和行車方向的突變和離心力的突然發(fā)生和消失,并能使汽車不減速而平穩(wěn)地通過,在平曲線兩端采用適應汽車轉向和離心力漸變的緩和曲線,用來連接直線和平曲線。
平曲線超高和加寬:超高是指在設計平曲線時,由于受地形、地理等因素的影響,往往不可能都采用較大的平曲線半徑,當采用較小的平曲線半徑時,為使汽車轉彎時不致傾覆和滑移,保證車輛行駛的穩(wěn)定性,需將路面外側提高,把原來的雙面坡改成為向內側傾斜的單面坡。加寬是指汽車在平曲線上行駛時,各個車輪的軌跡不相同,靠平曲線內側后輪的曲線半徑最小,而靠平曲線外側前輪行駛的半徑最大,即在平曲線路段上行車部分寬度比直線路段為大。為了汽車在轉彎中不侵占相鄰車道,平曲線路段的車行道必須靠曲線內側加寬。加寬值根據(jù)車輛對向行駛時兩車之間的相對位置,以及行車擺動幅度在平曲線上的變化,綜合確定,它又與平曲線半徑、車型以及行車速度有關。
曲線的銜接:為了保證行車安全與平穩(wěn),需要妥善解決曲線之間的銜接。在平曲線內,轉向相同的兩相鄰曲線,稱同向曲線,為避免斷背曲線,兩同向曲線可直接相連,組成復曲線。轉向相反的兩相鄰曲線,稱反向曲線,半徑大而無超高的反向曲線可直接銜接,如需要設置超高,則應插入緩和曲線,或在反向曲線中間留有足夠長的直線緩和段。
行車視距:為了行車安全,在道路設計中應當保證駕駛人員在一定距離范圍內能隨時看到前方道路上出現(xiàn)得障礙物,或迎面駛來的車輛,以便及時采取剎車制動措施,或繞過障礙物。這個必不可少的距離稱為行車視距。②縱斷面設計
縱斷面設計指的是確定道路的縱坡、變坡點位置、豎曲線與高程的設計。最大縱坡:根據(jù)道路等級、自然條件、行車要求及臨街建筑等因素所限定的縱坡最大值。
最小縱坡:為縱向排水的需要,對橫向排水不暢的路段所規(guī)定的縱坡最小值。不得小于0.5%。
豎曲線:縱斷面上相鄰兩條縱坡線相交的轉折處,為了行車平順用一段曲線來緩和,稱為豎曲線。
③橫斷面設計
根據(jù)行車對公路的要求,結合當?shù)氐牡匦巍⒌刭|、氣候、水文等自然因素,確定橫斷面的開工、各組成部分的位置和尺寸。公路橫斷面的主要組成有:車行道(路面)、路肩、邊溝、邊坡、綠化帶、分隔帶、擋土墻等;城市道路橫斷面的組成有:車行道(路面)、人行道、路緣石、綠化帶、分隔帶等。在高路堤和深路塹的路段,還包括擋土墻。
4.路線交叉和道路交通設施
道路相交或道路與鐵路相交部位稱為道路交叉口。是道路交通的咽喉。①平面交叉:是道路與道路在同一平面內的交叉。簡稱平交。平面交叉是道路在同一平面上的交叉,一般分為十字形、T形、Y形、X形、錯位和環(huán)形等六種交叉形式。由于進出交匯處的車輛之間相互干擾,形成許多沖突點和交織點,容易造成交通擁擠、堵塞和發(fā)生交通事故。
②立體交叉:是道路與道路或鐵路在不同高程上的交叉。利用跨線橋、地道等使相交的道路在不同的平面上交叉。簡稱立交。
③道路交通設施:交通安全設施對于保障行車安全、減輕潛在事故程度,起著重要作用。良好的安全設施系統(tǒng)應具有交通管理、安全防護、交通誘導、隔離封閉、防止眩光等多種功能。道路交通安全設施包括:信號燈、交通標志、路面標線、護欄、隔離柵、照明設備、視線誘導標、防眩設施等。
5.路基工程
路基是指由填筑或開挖而形成的直接支承軌道的結構。應具有足夠的堅固性、穩(wěn)定性和耐久性。有三種基本形式:路堤、路塹和半填半挖路基。路基設計內容有:
①選擇路基斷面形式,確定路基寬度與路基高度路基寬度為行車道路面及兩側路肩寬度之和。路面寬度根據(jù)設計通行能力及交通量大小而定,一般每個車道寬度為3.5~3.75m,技術等級高的公路及城鎮(zhèn)近郊的一般公路,路基寬度盡可能的增大,一般取1~3m。路基高度是指路堤的填筑高度和路塹的開挖深度。路基高度分為中心高度和邊坡高度。
②選擇路堤填料與壓實標準路堤填土要分層壓實,使之具有一定的密實度。土質路塹開挖至設計標高后,需檢驗路基頂面工作區(qū)內天然狀態(tài)土的密實度,必要時應挖開分層夯實,使之達到一定的密實度。
③確定邊坡形狀與坡度
一般路堤邊坡可根據(jù)填料種類和邊坡高度選用。設計路塹邊坡時,首先因該從地貌和地質構造上判斷其整體穩(wěn)定性。
④路基排水系統(tǒng)布置和排水結構設計⑤路基穩(wěn)定性設計⑥坡面防護和加固設計⑦擋土墻設計
擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。在公路工程中,它廣泛應用于支撐路堤和路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。擋土墻的類型可按照設置位置、墻體材料、結構形式等進行分門別類。它的結構類型包括:重力式、錨定式、薄壁式、加筋土擋土墻。擋土墻土壓力的計算是根據(jù)公式進行的。5.路面工程
路面是路基頂面的行車部分,用各種混合料鋪筑而成的層狀結構物。路基是路面的基礎,路面的存在保護了路基。路基和路面相輔相成,是不可分離的整體。
①路面需滿足以下要求:具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性、平整度、抗滑性、抗水損壞能力和低噪音及低揚塵性。
②路面由面層、基層、墊層和土基等結構層組成。分為高級、次高級、中級和低級路面。
③路面按其力學特征可以分為:1)剛性路面
在行車荷載作用下能產(chǎn)生板體作用,具有較高的抗彎強度,如水泥混凝土路面。
2)柔性路面抗彎強度較小,主要靠抗壓強度和抗剪強度抵抗行車荷載作用,在重復荷載作用下會產(chǎn)生殘余變形,如瀝青路面、碎石路面等。
有些路面材料在修建早期具有柔性路面特性,后期近乎剛性路面特性,對這種路面有時稱為半剛性路面,如石灰穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定土,石灰粉煤灰、石灰爐渣等材料建成的路面。
6.高速公路
高速公路屬于高等級公路。中國交通部《公路工程技術標準》規(guī)定,高速公路指“能適應年平均晝夜小客車交通量為25000輛以上、專供汽車分道高速行駛、并全部控制出入的公路”。各國盡管對高速公路的命名不同,但都是專指有4車道以上、兩向分隔行駛、完全控制出入口、全部采用立體交叉的公路。此外,有不少國家對部分控制出入口、非全部采用立體交叉的直達干線也稱為高速公路。國際道路聯(lián)合會在歷年的統(tǒng)計年報中,把直達干線也列入高速公路范疇。高速公路的建設情況可以反映一個國家和地區(qū)的交通發(fā)達程度、乃至經(jīng)濟發(fā)展的整體水平。
①特點
公路運輸具有門到門直達運輸?shù)撵`活性,尤其適宜于客運和鮮貨、集裝箱的零擔運輸。這種功能,高速公路更為突出。有些發(fā)達國家在較長運距的運輸中,公路比鐵路的效率高、運量大、成本低。據(jù)統(tǒng)計,1970~1972年有19個發(fā)達國家的公路與鐵路客、貨運輸周轉量年平均值之比分別為9.2:1和2.9:1。
②功能
高速公路設計行車速度,在野外大多按地形的不同,分為80、100、120和140公里/時四個等級;通過城市大多采用60和80公里/時兩個等級。高速公路平面線形大多以圓曲線加緩和曲線為主,并重視平、縱、橫三維空間立體線形設計。
③分類
高速公路為專供汽車分向、分車道行駛并全部控制出入的干線公路。四車道高速公路一般能適應按各種汽車折合成小客車的遠景設計年限,年平均晝夜交通量為25000~55000輛;六車道高速公路一般能適應按各種汽車折合小客車的遠景設計年限,年平均晝夜交通量為45000~80000輛;八車道高速公路一般能適應按各種汽車折合成人客車的遠景設計年限,年平均晝夜交通量60000~100000輛。其它公路為除高速公路以外的干線公路、集散公路、地方公路,分四個等級。
④設計
高速公路設計有它的特點,不同于一般公路設計。包括以下內容:
1)設計基本依據(jù):車速、交通量、通行能力是高速公路設計的基本依據(jù),三者之間又是互為因果的。
2)幾何設計標準:高速公路的幾何設計標準和要求,同一般公路有較大差別。各國設計標準也有差別。
3)總體設計:①線路最短距離。②過較大山谷時建橋跨越。③高山越嶺線山腰用隧道穿過。④通過城鎮(zhèn),往往采用高架道路。⑤在山坡較陡路段,常傍山設高架道路。⑥考慮遠景發(fā)展,征地預留較寬范圍。
4)線形和縱斷面設計:①平、豎曲線的配合。②行車道。③視距和視野。④超高。⑤中央分隔帶。⑥立體交叉。二.橋梁工程
橋梁是供鐵路、道路、渠道、管線、車輛、行人等跨越河流、山谷、湖泊、低地或其他交通線路時使用的建筑結構,它是交通線的重要組成部分。
橋梁由五大部件和五小部件組成,五大部件:橋跨結構、支座系統(tǒng)、橋墩、橋臺和墩臺基礎。五小部件:橋面鋪裝、排水防水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫和燈光照明。
主要技術指標有:計算跨徑、凈跨徑、標準跨徑、總跨徑、橋梁全長、橋梁高度、橋梁建筑高度、橋下凈空、凈矢高、計算矢高和矢跨比及涵洞等。
橋梁種類繁多,按結構體系劃分為梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋、斜拉橋等五種基本體系。
按行車道位置分為上承式橋、中承式橋、下承式橋。按使用年限可分為永久性橋、半永久性橋、臨時橋。
按材料類型分為木橋、圬工橋、鋼筋砼橋、預應力橋、鋼橋。按用途分為公路橋、公鐵兩用橋、人行橋、機耕橋、過水橋。按跨徑大小和多跨總長分為小橋、中橋、大橋、特大橋。①梁橋
用受彎為主的梁或桁架梁作主要承重結構的橋梁。其上部結構在鉛垂向荷載作用下,支點只產(chǎn)生豎向反力。梁式橋為橋梁的基本體系之一。制造和架設均甚方便,使用廣泛,在橋梁建筑中占有很大比例。梁橋又可分為簡支梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁橋。
簡支梁橋:主梁簡支在墩臺上,各孔獨立工作,不受墩臺變位影響。實腹式主梁構造簡單,設計簡便,施工時可用自行式架橋機或聯(lián)合架橋機將一片主梁一次架設成功。但簡支梁橋各孔不相連續(xù),車輛在通過斷縫時將產(chǎn)生跳躍,影響車速的提高。因此,目前趨向于把主梁做成為簡支,而把橋面做成連續(xù)的形式。簡支梁橋隨著跨徑增大,主梁內力將急劇增大,用料便相應增多,因而大跨徑橋一般不用簡支梁。
連續(xù)梁橋:主梁是連續(xù)支承在幾個橋墩上。在荷載作用時,主梁的不同截面上有的有正彎矩,有的有負彎矩,而彎矩的絕對值均較同跨徑橋的簡支梁小。這樣,可節(jié)省主梁材料用量。連續(xù)梁橋通常是將3~5孔做成一聯(lián),在一聯(lián)內沒有橋面接縫,行車較為順適。連續(xù)梁橋施工時,可以先將主梁逐孔架設成簡支梁然后互相連接成為連續(xù)梁;蛘邚亩张_上逐段懸伸加長最后連接成為連續(xù)梁。近一、二十年,在架設預應力混凝土連續(xù)梁時,成功地采用了頂推法施工,即在橋梁一端(或兩端)路堤上逐段連續(xù)制作梁體逐段頂向橋孔,使施工較為方便。連續(xù)梁橋主梁內有正彎矩和負彎矩,構造比較復雜。此外,連續(xù)梁橋的主梁是超靜定結構,墩臺的不均勻沉降會引起梁體各孔內力發(fā)生變化。因此,連續(xù)梁一般用于地基條件較好、跨徑較大的橋梁上。
懸臂梁橋:又稱伸臂梁橋。是將簡支梁向一端或兩端懸伸出短臂的橋梁。這種橋式有單懸臂梁橋或雙懸臂梁橋。懸臂梁橋往往在短臂上擱置簡支的掛梁,相互銜接構成多跨懸臂梁。有短臂和掛梁的橋孔稱為懸臂孔或掛孔,支持短臂的橋孔稱為錨固孔。懸臂梁橋的每個掛孔兩端為橋面接縫,懸臂端的撓度也較大,行車條件并不比簡支梁橋有所改善。懸臂梁一片主梁的長度較同跨簡支梁為長,施工安裝上相應要困難些。目前對預應力混凝土懸臂梁橋多采用懸臂拼裝或懸臂澆筑的方法施工。為適應懸臂施工法的發(fā)展,保證主梁的內力狀態(tài)和施工時一樣,出現(xiàn)一種沒有錨固孔,并把懸伸的短臂和墩身直接固結在立面上,形成預應力混凝土T形剛架橋,這種橋在20世紀50年代后發(fā)展起來。②拱橋
指在豎直平面內以拱作為上部結構主要承重構件的橋梁。以承受軸向壓力為主的拱圈或拱肋作為主要承重構件的橋梁,拱結構由拱圈(拱肋)及其支座組成。拱橋可用磚、石、混凝土等抗壓性能良好的材料建造;大跨度拱橋則用鋼筋混凝土或鋼材建造,以承受發(fā)生的力矩。按拱圈的靜力體系分為無鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱。前二者為超靜定結構,后者為靜定結構。無鉸拱的拱圈兩端固結于橋臺,結構最為剛勁,變形小,比有鉸拱經(jīng)濟,結構簡單,施工方便,是普遍采用的形式,但修建無鉸拱橋要求有堅實的地基基礎。雙鉸拱是在拱圈兩端設置可轉動的鉸支承,結構雖拱橋不如無鉸拱剛勁,但可減弱橋臺位移等因素的不利影響,在地基條件較差和不宜修建無鉸拱的地方,可采用雙鉸拱橋。三鉸拱則是在雙鉸拱的拱頂再增設一鉸,結構的剛度更差些,拱頂鉸的構造和維護也較復雜,一般不宜作主拱圈。拱橋按結構形式可分為板拱、肋拱、雙曲拱、箱形拱、桁架拱。拱橋為橋梁基本體系之一,一直是大跨徑橋梁的主要形式。③剛架橋
上部結構和下部結構連成整體的框架結構。根據(jù)基礎連結條件不同,分為有鉸與無鉸兩種。這種結構是超靜定體系,在垂直荷載作用下,框架底部除了產(chǎn)生豎向反力外,還產(chǎn)生力矩和水平反力。常見的剛架橋有門式剛架橋和斜腿剛架橋等。④斜拉橋
斜拉橋又稱斜張橋,是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁,是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結構體系。其可看作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續(xù)梁。其可使梁體內彎矩減小,降低建筑高度,減輕了結構重量,節(jié)省了材料。斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。斜拉橋作為一種拉索體系,比梁式橋的跨越能力更大,是大跨度橋梁的最主要橋型。⑤懸索橋
懸索橋,又名吊橋指的是以通過索塔懸掛并錨固于兩岸(或橋兩端)的纜索(或鋼鏈)作為上部結構主要承重構件的橋梁。其纜索幾何形狀由力的平衡條件決定,一般接近拋物線。從纜索垂下許多吊桿,把橋面吊住,在橋面和吊桿之間常設置加勁梁,同纜索形成組合體系,以減小活載所引起的撓度變形。
相對于其它橋梁結構懸索橋可以使用比較少的物質來跨越比較長的距離。懸索橋可以造得比較高,容許船在下面通過,在造橋時沒有必要在橋中心建立暫時的橋墩,因此懸索橋可以在比較深的或比較急的水流上建造。懸索橋比較靈活,因此它適合大風和地震區(qū)的需要,比較穩(wěn)定的橋在這些地區(qū)必須更加堅固和沉重。
按照橋面系的剛度大小,懸索橋可分為柔性懸索橋和剛性懸索橋。柔性懸索橋的橋面系一般不設加勁梁,因而剛度較小,在車輛荷載作用下,橋面將隨懸索形狀的改變而產(chǎn)生S形的變形,對行車不利,但它的構造簡單,一般用作臨時性橋梁。剛性懸索橋的橋面用加勁梁加強,剛度較大。加勁梁能同橋梁整體結構承受豎向荷載。除以上形式外,為增強懸索橋剛度,還可采用雙鏈式懸索橋和斜吊桿式懸索橋等形式,但構造較復雜。
通過學習《道路與橋梁工程概論》這門課程,了解了許多道路與橋梁工程方面的相關知識,增強了對建筑相關領域的學習熱情,對于建造來說,基本原理都大體相同,要符合相應的要求,達到一定的使用期望,適用、安全、經(jīng)濟、美觀的建筑基本要求用在道橋上也是行得通的。我感覺到了自己以后要學習的東西真的還很多很多,在以后的學習中要在理論的基礎上加強實踐,在實踐中鞏固理論。學習的過程,就是一個收獲與進步的過程。希望能在以后的學習中更上一層樓。
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