道路与桥梁工程概论学习总结

道路与桥梁工程概论学习总结

作为非专业道桥专业的学生，为了扩展我的知识范围及对将来的就业和发展打好基础，扩展发展方向，我们学习了该门课程，对道桥方面的相关知识有了初步的了解，对有关原理和技术有了初步的认识。 

该门课程分为道路和桥梁两部分，现对主要学习要点做些初步总结。

 一．道路工程 

1.道路工程概念 

道路工程是从事道路的规划、勘测、设计、施工、养护等的一门应用科学和技术。是土木工程的一个分支。道路通常是指为陆地交通运输服务，通行各种机动车、人畜力车、驮骑牲畜及行人的各种路的统称。道路按使用性质分为城市道路、公路、厂矿道路、农村道路、林区道路等。城市高速干道和高速公路则是交通出入受到控制的、高速行驶的汽车专用道路。 

2. 道路的组成、等级及分类 

道路由路基、路面、桥涵、排水系统、隧道、防护工程、特殊构造物以及沿线设施组成。道路在工程上分为公路、城市道路、专用道路和乡村道路。公路分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级；城市道路分为快速路、主干路、次干路和支路四个等级。 

3.道路路线设计 

路线设计分为平面设计、纵断面设计和横断面设计。

 ①平面设计要点 

道路平面线形最基本的是直线和曲线。直线最短捷，但为了适应地形、地物条件，避开路线上的障碍物，并满足某些技术上和经济上的要求，往往插入曲线，以便车辆能够平顺地改变方向。这些曲线多用圆曲线，也称弯道或平曲线。 

最小曲线半径 ：是保证汽车在设置超高的曲线部分行驶时所产生的离心力不超过轮胎和路面的摩阻力所允许的界限，其中并须考虑使乘车人感觉良好和驾驶员操纵方便。确定最小曲线半径时，必须综合考虑以下各项因素：汽车在曲线上行驶的速度与平稳性、乘客的舒适程度、车辆和轮胎的损耗、燃料的消耗以及修建费用等。 

缓和曲线 ：当汽车从直线地段驶入曲线时，为了缓和行车方向的突变和离心力的突然发生和消失，并能使汽车不减速而平稳地通过，在平曲线两端采用适应汽车转向和离心力渐变的缓和曲线，用来连接直线和平曲线。 

平曲线超高和加宽：超高是指在设计平曲线时，由于受地形、地理等因素的影响，往往不可能都采用较大的平曲线半径，当采用较小的平曲线半径时，为使汽车转弯时不致倾覆和滑移，保证车辆行驶的稳定性，需将路面外侧提高，把原来的双面坡改成为向内侧倾斜的单面坡。加宽是指汽车在平曲线上行驶时，各个车轮的轨迹不相同，靠平曲线内侧后轮的曲线半径最小，而靠平曲线外侧前轮行驶的半径最大，即在平曲线路段上行车部分宽度比直线路段为大。为了汽车在转弯中不侵占相邻车道，平曲线路段的车行道必须靠曲线内侧加宽。加宽值根据车辆对向行驶时两车之间的相对位置，以及行车摆动幅度在平曲线上的变化，综合确定，它又与平曲线半径、车型以及行车速度有关。 

曲线的衔接：为了保证行车安全与平稳，需要妥善解决曲线之间的衔接。在平曲线内，转向相同的两相邻曲线，称同向曲线，为避免断背曲线，两同向曲线可直接相连，组成复曲线。转向相反的两相邻曲线，称反向曲线，半径大而无

超高的反向曲线可直接衔接，如需要设置超高，则应插入缓和曲线，或在反向曲线中间留有足够长的直线缓和段。 

行车视距：为了行车安全，在道路设计中应当保证驾驶人员在一定距离范围内能随时看到前方道路上出现得障碍物，或迎面驶来的车辆，以便及时采取刹车制动措施，或绕过障碍物。这个必不可少的距离称为行车视距。

 ②纵断面设计 

纵断面设计指的是确定道路的纵坡、变坡点位置、竖曲线与高程的设计。

 最大纵坡：根据道路等级、自然条件、行车要求及临街建筑等因素所限定的纵坡最大值。 

最小纵坡：为纵向排水的需要，对横向排水不畅的路段所规定的纵坡最小值。不得小于0.5%。 

竖曲线：纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处，为了行车平顺用一段曲线来缓和，称为竖曲线。 

③横断面设计 

根据行车对公路的要求，结合当地的地形、地质、气候、水文等自然因素，确定横断面的开工、各组成部分的位置和尺寸。公路横断面的主要组成有：车行道（路面）、路肩、边沟、边坡、绿化带、分隔带、挡土墙等；城市道路横断面的组成有：车行道(路面)、人行道、路缘石、绿化带、分隔带等。在高路堤和深路堑的路段，还包括挡土墙。 

4. 路线交叉和道路交通设施 

道路相交或道路与铁路相交部位称为道路交叉口。是道路交通的咽喉。 ①平面交叉：是道路与道路在同一平面内的交叉。简称平交。平面交叉是道路在同一平面上的交叉，一般分为十字形、T形、Y形、X形、错位和环形等六种交叉形式。由于进出交汇处的车辆之间相互干扰，形成许多冲突点和交织点，容易造成交通拥挤、堵塞和发生交通事故。 

②立体交叉：是道路与道路或铁路在不同高程上的交叉。利用跨线桥、地道等使相交的道路在不同的平面上交叉。简称立交。 

③道路交通设施：交通安全设施对于保障行车安全、减轻潜在事故程度，起着重要作用。良好的安全设施系统应具有交通管理、安全防护、交通诱导、隔离封闭、防止眩光等多种功能。道路交通安全设施包括：信号灯、交通标志、路面标线、护栏、隔离栅、照明设备、视线诱导标、防眩设施等。 

5.路基工程 

路基是指由填筑或开挖而形成的直接支承轨道的结构。应具有足够的坚固性、稳定性和耐久性。有三种基本形式：路堤、路堑和半填半挖路基。    路基设计内容有： 

   ①选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度   路基宽度为行车道路面及两侧路肩宽度之和。路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.5~3.75m，技术等级高的公路及城镇近郊的一般公路，路基宽度尽可能的增大，一般取1~3m。    路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度。路基高度分为中心高度和边坡高度。  

   ②选择路堤填料与压实标准   路堤填土要分层压实，使之具有一定的密实度。土质路堑开挖至设计标高后，需检验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，必要时应挖开分层夯实，使之达到一定的密实度。  

③确定边坡形状与坡度 

  一般路堤边坡可根据填料种类和边坡高度选用。设计路堑边坡时，首先因该从地貌和地质构造上判断其整体稳定性。  

④路基排水系统布置和排水结构设计 ⑤路基稳定性设计⑥坡面防护和加固设计 ⑦挡土墙设计 

挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。在公路工程中，它广泛应用于支撑路堤和路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。挡土墙的类型可按照设置位置、墙体材料、结构形式等进行分门别类。它的结构类型包括：重力式、锚定式、薄壁式、加筋土挡土墙。挡土墙土压力的计算是根据公式进行的。 

5. 路面工程 

路面是路基顶面的行车部分，用各种混合料铺筑而成的层状结构物。路基是路面的基础，路面的存在保护了路基。路基和路面相辅相成，是不可分离的整体。 

①路面需满足以下要求：具有足够的强度、刚度、稳定性、平整度、抗滑性、抗水损坏能力和低噪音及低扬尘性。 

②路面由面层、基层、垫层和土基等结构层组成。分为高级、次高级、中级和低级路面。 

③路面按其力学特征可以分为：

 1）刚性路面 

在行车荷载作用下能产生板体作用，具有较高的抗弯强度，如水泥混凝土路面。 

2）柔性路面 抗弯强度较小，主要靠抗压强度和抗剪强度抵抗行车荷载作用，在重复荷载作用下会产生残余变形，如沥青路面、碎石路面等。 

有些路面材料在修建早期具有柔性路面特性，后期近乎刚性路面特性,对这种路面有时称为半刚性路面,如石灰稳定土、水泥稳定土，石灰粉煤灰、石灰炉渣等材料建成的路面。 

6.高速公路 

高速公路属于高等级公路。中国交通部《公路工程技术标准》规定，高速公路指“能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上、专供汽车分道高速行驶、并全部控制出入的公路”。各国尽管对高速公路的命名不同，但都是专指有4车道以上、两向分隔行驶、完全控制出入口、全部采用立体交叉的公路。此外，有不少国家对部分控制出入口、非全部采用立体交叉的直达干线也称为高速公路。国际道路联合会在历年的统计年报中，把直达干线也列入高速公路范畴。高速公路的建设情况可以反映一个国家和地区的交通发达程度、乃至经济发展的整体水平。 

①特点 

公路运输具有门到门直达运输的灵活性，尤其适宜于客运和鲜货、集装箱的零担运输。这种功能，高速公路更为突出。有些发达国家在较长运距的运输中，公路比铁路的效率高、运量大、成本低。据统计，1970～1972年有19个发达国家的公路与铁路客、货运输周转量年平均值之比分别为9.2：1和2.9：1。 

②功能 

高速公路设计行车速度，在野外大多按地形的不同，分为80、100、120和140公里/时四个等级；通过城市大多采用 60和80公里/时两个等级。高速公路平面线形大多以圆曲线加缓和曲线为主，并重视平、纵、横三维空间立体线形设计。 

③分类 

高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。 四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限，年平均昼夜交通量为25000～55000辆； 六车道高速公路一般能适应按各种汽车折合小客车的远景设计年限，年平均昼夜交通量为45000～80000辆； 八车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成人客车的远景设计年限，年平均昼夜交通量60000～100000辆。 其它公路为除高速公路以外的干线公路、集散公路、地方公路，分四个等级。 

④设计 

高速公路设计有它的特点，不同于一般公路设计。包括以下内容：  

1）设计基本依据：车速、交通量、通行能力是高速公路设计的基本依据，三者之间又是互为因果的。  

2）几何设计标准：高速公路的几何设计标准和要求，同一般公路有较大差别。各国设计标准也有差别。  

3）总体设计：①线路最短距离。②过较大山谷时建桥跨越。③高山越岭线山腰用隧道穿过。④通过城镇，往往采用高架道路。⑤在山坡较陡路段，常傍山设高架道路。⑥考虑远景发展，征地预留较宽范围。  

4）线形和纵断面设计：①平、竖曲线的配合。②行车道。③视距和视野。④超高。⑤中央分隔带。⑥立体交叉。  二．桥梁工程 

桥梁是供铁路、道路、渠道、管线、车辆、行人等跨越河流、山谷、湖泊、低地或其他交通线路时使用的建筑结构，它是交通线的重要组成部分。 

    桥梁由五大部件和五小部件组成，五大部件：桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台和墩台基础。五小部件：桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯光照明。 

主要技术指标有：计算跨径、净跨径、标准跨径、总跨径、桥梁全长、桥梁高度、桥梁建筑高度、桥下净空、净矢高、计算矢高和矢跨比及涵洞等。 

    桥梁种类繁多，按结构体系划分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥等五种基本体系。 

按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。

 按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。 

按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。

 按用途分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥。 

按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。 

① 梁桥 

   用受弯为主的梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力。梁式桥为桥梁的基本体系之一。制造和架设均甚方便，使用广泛，在桥梁建筑中占有很大比例。 

梁桥又可分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。     

简支梁桥：主梁简支在墩台上,各孔独立工作,不受墩台变位影响。实腹式主梁构造简单，设计简便，施工时可用自行式架桥机或联合架桥机将一片主梁一次架设成功。但简支梁桥各孔不相连续，车辆在通过断缝时将产生跳跃，影响车速的提高。因此，目前趋向于把主梁做成为简支，而把桥面做成连续的形式。简支梁桥随着跨径增大，主梁内力将急剧增大，用料便相应增多，因而大跨径桥一般不用简支梁。     

连续梁桥：主梁是连续支承在几个桥墩上。在荷载作用时，主梁的不同截面上有的有正弯矩，有的有负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样，可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将3～5孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为顺适。连续梁桥施工时，可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩，构造比较复杂。此外，连续梁桥的主梁是超静定结构，墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此，连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。     

悬臂梁桥：又称伸臂梁桥。是将简支梁向一端或两端悬伸出短臂的桥梁。这种桥式有单悬臂梁桥或双悬臂梁桥。悬臂梁桥往往在短臂上搁置简支的挂梁，相互衔接构成多跨悬臂梁。有短臂和挂梁的桥孔称为悬臂孔或挂孔，支持短臂的桥孔称为锚固孔。悬臂梁桥的每个挂孔两端为桥面接缝，悬臂端的挠度也较大，行车条件并不比简支梁桥有所改善。悬臂梁一片主梁的长度较同跨简支梁为长，施工安装上相应要困难些。目前对预应力混凝土悬臂梁桥多采用悬臂拼装或悬臂浇筑的方法施工。为适应悬臂施工法的发展，保证主梁的内力状态和施工时一样，出现一种没有锚固孔，并把悬伸的短臂和墩身直接固结在立面上，形成预应力混凝土 T形刚架桥，这种桥在20世纪50年代后发展起来。

 ②拱桥 

指在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁。以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁,拱结构由拱圈(拱肋)及其支座组成。拱桥可用砖、石、混凝土等抗压性能良好的材料建造;大跨度拱桥则用钢筋混凝土或钢材建造,以承受发生的力矩。按拱圈的静力体系分为无铰拱、双铰拱、三铰拱。前二者为超静定结构,后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台,结构最为刚劲,变形小,比有铰拱经济，结构简单,施工方便,是普遍采用的形式，但修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承,结构虽拱桥不如无铰拱刚劲,但可减弱桥台位移等因素的不利影响,在地基条件较差和不宜修建无铰拱的地方,可采用双铰拱桥。三铰拱则是在双铰拱的拱顶再增设一铰,结构的刚度更差些,拱顶铰的构造和维护也较复杂,一般不宜作主拱圈。拱桥按结构形式可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱。拱桥为桥梁基本体系之一,一直是大跨径桥梁的主要形式。 

③ 刚架桥 

上部结构和下部结构连成整体的框架结构。根据基础连结条件不同，分为有铰与无铰两种。这种结构是超静定体系，在垂直荷载作用下，框架底部除了产生竖向反力外，还产生力矩和水平反力。常见的刚架桥有门式刚架桥和斜腿刚架桥等。 

④ 斜拉桥 

斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。

 ⑤ 悬索桥 

悬索桥，又名吊桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。 

相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。悬索桥可以造得比较高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造。悬索桥比较灵活，因此它适合大风和地震区的需要，比较稳定的桥在这些地区必须更加坚固和沉重。 

按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生S形的变形，对行车不利，但它的构造简单，一般用作临时性桥梁。刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强，刚度较大。加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。除以上形式外，为增强悬索桥刚度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。 

通过学习《道路与桥梁工程概论》这门课程，了解了许多道路与桥梁工程方面的相关知识，增强了对建筑相关领域的学习热情，对于建造来说，基本原理都大体相同，要符合相应的要求，达到一定的使用期望，适用、安全、经济、美观的建筑基本要求用在道桥上也是行得通的。我感觉到了自己以后要学习的东西真的还很多很多，在以后的学习中要在理论的基础上加强实践，在实践中巩固理论。学习的过程，就是一个收获与进步的过程。希望能在以后的学习中更上一层楼

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