第06章 道路与铁道工程

路堤示意图
路堑示意图
2. 公路的路面建设 公路路面是用各种坚硬材料分层铺筑而成的路基顶面的构筑物，以 供汽车安全、迅速和舒适地行驶。因此路面必须具有足够的力学强度和 良好的稳定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。路面的常用材料有沥 青、水泥、碎石、粘土、砂、石灰及某些工业废料等。 路面一般按其力学性质分为柔性路面和刚性路面两大类。柔性路面 主要有碎石路面和各种沥青路面，它的刚度较小，抗拉强度较低，荷载 作用下变形较大，路面弹性较好，无接缝，行车舒适性好。刚性路面是 指水泥混凝土路面，它一般强度高、刚性大、整体性好，在车轮的作用 下路面的变形较小。
公路是指连接城市、乡村和工矿基地，主要供汽车和少量的非机动车行 驶，具有一定技术指标和工程设施的道路。根据我国现行的《公路工程技 术标准》（JTJ001-2003），公路按使用任务、功能和适应的交通量分为 高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。按照 公路的位臵以及在国民经济中的地位和运输特点的行政管理体制分为：国 道、省道、县道、乡镇道及专用公路等几种。 城市道路是指在城市范围内，供车辆及行人通行且具有一定技术条件和 工程设施的道路。城市道路除了为城市的各种交通服务外，还是城市规划 布局的骨架，同时还有为城市通风、采光、防火及绿化提供场地的作用， 其它配套市政公用设施有给排水、电力、通、照明、燃气、热力等。根据 道路的地位和交通功能，以及对沿线建筑物及车辆和行人进出的服务功能， 将城市道路分为快速道、主干道、次干道、支道等几类。 林区道路是指修建在林区，主要供各种林业运输工具通行的道路。 厂矿道路指主要为工厂、矿山运输车辆通行的道路。通常分为厂内道路、 厂外道路及露天矿山道路。 乡村道路是指修建在乡村、农场，主要供行人及各种农业运输工具通行 的道路。
三、高速公路的线形设计标准
我国公路工程技术标准的规定主要如下： 1. 最小平曲线半径及超高横坡限制 对于设计车速为120km/h的高速公路，平曲线的一般最小半径为1 000m， 极限最小半径为650m，超高横坡限值为10%。 2. 最大纵坡和竖曲线 高速公路的最大纵坡限为3%（平原微丘区）～5%（山岭区）。竖曲线极 限最小半径：凹型为4 000 m，凸型为1 000m。 3. 线形要求 在司机视线所及的一定线路内不出现转折、错位、突变、虚空或遮断等， 线形彼此有良好的配合，圆滑舒畅，没有过大差比。 4. 横断面 高速公路行车带的每一行驶方向至少有两个车道，便于超车。车道宽 3.75m。一般在平原微丘区设中央分隔带宽为3.00m，左侧路缘带宽0.75m， 中间带全宽4.50m，地形受限制时分别为2.00m．0.50m和3.00m。在平原 微丘区，硬路肩宽不应小于2.50m，土路肩宽不小于0.75m。
6.3
城市道路
一、城市道路的要求
现代的城市道路是城市总体规划的主要组成部分，它关系到整个城市 的活动。 为了适应城市的人流和车流顺利运行，城市道路应具有如下功能：（1 ）道路路幅要满足繁重的城市交通要求；（2）坚固耐久，平整抗滑的路 面，以利于车辆安全、舒适、快速地行驶；（3）扬尘少、噪声小以利于 环境卫生；（4）便利的排水设施以便于雨、雪水及时排出；（5）充分 的照明设施以利于居民晚间活动和车辆运行；（6）道路两侧要设臵足够 宽的人行道、绿化带、地上杆线、地下管线等。
3. 公路排水构筑物建设 为了确保路基稳定，免受地面水和地下水的侵害，公路还应修建 专门的排水设施：地面水的排水系统按其排水方向不同，分为纵向排 水和横向排水。纵向排水设施有边沟、截水沟和排水沟等。横向排水 设施有桥梁、涵洞、路拱、过水路面、渗水路堤和渡水槽等。 4. 公路特殊构筑物 公路特殊构筑物有隧道、悬出路台、防石廊、挡土墙和防护工程 等。 5. 公路沿线附属结构建设 为了保证行车安全、迅速、舒适和美观，还需设臵交通管理设施、 交通安全设施、服务设施和环境美化设施等。
6.5
我国铁路的现状、分类及设计
一、我国铁路的现状
铁路运输是现代化运输体系之一，也是国家的运输命脉之一。铁路 运输的最大优点是运输能力大、安全可靠、速度较快、成本较低、对环 境的污染较小，基本不受气象及气候的影响，能源消耗远低于航空和公 路运输，是现代化运输体系中的主干力量。 1825年，世界上第一条铁路在英国Stockton和Darlington之间开通， 利用蒸汽机车牵引列车，运行距离为36km，开启了铁路时代。 1853年亚洲第一条铁路在印度的孟买和塔纳之间开通。 1856年，在埃及的亚历山大港和开罗之间建成了非洲第一条铁路。 1963年，日本第一条高速公路——名神高速公路建成通车。 1881年，由清政府洋务派的主持修建的唐山至胥各庄铁路，成为中国 的第一条铁路，全长9.7km。 1881年6月9日中国制造出第一辆蒸气机车。 1909年，完全由中国自己筹资、勘测、设计、施工建造的京张铁路建 成通车。
6.4
高速公路
一、国内外高速公路发展概况
1. 国外高速公路发展 高速公路是二十世纪三十年代在西方发达国家开始出现的专门为汽车 交通服务的基础设施。高速公路不仅是交通现代化的重要标志，也是国 家现代化的重要标志。 1932年，德国建成波恩至科隆高速公路，是世界上第一条高速公路。 1937年，美国在加利福尼亚州建成了第一条长11.2km的高速公路。 1963年，日本第一条高速公路——名神高速公路建成通车。 2. 我国高速公路发展 中国的高速公路发展比西方发达国家晚近半个世纪的时间，从80年代 末开始起步，经历了80年代末至1997年的起步建设阶段和1998年至今的 快速发展阶段。 1988年，上海至嘉定高速公路和被誉为“神州第一路”的沈大高速公 路的通车拉开了中国高速公路大发展的序幕。
二、城市道路的断面形式
城市道路既要满足市内交通运输及行人使用，还需要满足市政管线、 绿化等要求，其交通性质和组成比较复杂，所以城市道路路线设计中的 横断面设计是矛盾的主要方面，典型的横断面形式见下图。
城市道路典型横断面形式
城市道路路幅布臵通常有单幅路、双幅路、三幅路、四幅路。 单幅路俗称“一块板”断面，各种车辆在车道上混合行驶。 双幅路俗称“两块板”断面，在车道中心用分隔带或分隔墩将车行道分为 两半，上、下行车辆分向行驶。 三幅路俗称“三块板”断面，中间为双向行驶的机动车车道，两侧为靠右 侧行驶的非机动车车道。 四幅路俗称“四块板”断面，在三幅路的基础上，再将中间机动车车道分 隔为二，分向行驶。
公路横断面是公路中心线的法线方向切面。横断面主要是由行车道、 路肩、边沟等组成，典型的公路断面形式如下图。
公路路基横断面组成
公路路幅布臵分为单幅路、双幅路。在交通量小、地形复杂、工程艰巨 的山区公路或地方性公路可采用单车道，当交通量大时一般选用双向行车 的双车道，或者可根据交通流量设臵四车道、六车道，甚至更多车道，路 中间设分隔带或做成分离式路基而构成“双幅”路。
6.2
普通公路
一、公路的几何组成
公路主要由几何（或称线形）和结构两部分组成。道路的设计一般从 几何和结构两大方面进行。几何设计是指道路的线形设计；结构设计指 用最小的投资，使得道路在自然力及车辆荷载的共同作用下，在使用期 限内保持良好状态，满足使用要求。 路线方案是路线设计中最根本的问题，公路选线工作一般包括从路线 方案选择、路线布局，到具体定出线位的全过程。 公路选线必须考虑以下主要因素：（1）路线在政治、经济、国防上的 意义，国家和地方建设对路线使用的任务、性质方面的要求，国防、支 农、综合利用等重要方针的体现。（2）路线在铁路、公路、航道等交通 网系中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利 等建设的配合及用地情况。（3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等 自然条件的影响，路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、主 要材料用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方 面的影响。（4）其他如沿线历史古迹、历史文物、与风景区的联系等。
单幅路
双幅路
路线的交叉口是道路设计的重要组成部分。它是提高交叉路口通行能力 ，减少交通事故的一项重要任务 。道路交叉口分为平面交叉和立体交叉 两种。
道路平面交叉口
道路立体交叉口
二、公路的结构建设
1. 公路的路基建设 路基是行车部分的基础，它由土、石按照一定尺寸、结构要求建筑 成带状土工构筑物，路基必须具有一定的力学强度和稳定性，又要经济 合理，以保证行车部分的稳定性和防止自然破坏力的损害。公路路基的 横断面形式有路堤、路堑和半填半挖三种。
“五纵”国道主干线网：指同江——三亚、北京——福州、北京——珠 海、二连浩特——河口、重庆——湛江 。
五纵公路网
“七横 ”国道主干线网：指绥芬河——满洲里、丹东——拉萨、青岛—— 银川、衡阳——昆明、上海——成都、上海——云南瑞丽、连云港—— 霍尔果斯。
七横公路网
二、道路的分类
道路按其使用功能分为公路、城市道路、林区道路、厂矿道路及乡 村道路等。
根据交通部公布的《国家高速公路网规划》，从2005年起到2030年，国 家将斥资两万亿元，新建5.1万km高速公路，使中国高速公路里程达到8.5 万km。
二、高速公路的特点
1. 行车速度快、通行能力大：一般高速公路行车速度在100km/h以上 。一条车道每小时可通过1 000辆中型车，比一般公路高出3～4倍。 2. 物资周转快、经济效益高：一般运距在300 km以内，用大吨位车 辆运输，无论从时间上，还是从经济角度来考虑，均优于铁路和普 通公路运输；同时其综合经济效益也高，能促进沿路地区的经济发 展，其投资成本一般在5～7年内收回。 3.交通事故少、安全舒适：高速公路有严格的管理系统，全程采用先 进的自动化交通监控手段和完善的交通设施，全封闭、全直交，无 横向干扰，因此交通事故大幅度下降；另外高速公路的线形标准高 、路面坚实平整、行车平稳，乘客不会感到颠簸。
土木工程概论
本 章 内 容
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 我国道路的现状及分类 普通公路 城市道路 高速公路 我国铁路的现状、分类及设计 高速铁路 城市轨道交通及地铁