土木工程概论全套课件电子教案板.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,土木工程概论,电子教案（中文版）,目录,第一章 绪论,第二章 土木工程材料,第三章 基础工程,第四章 建筑工程,第五章 交通土建工程,第六章 桥梁工程,第七章 港口工程,第八章 地下工程,第九章 水利水电工程,第十章 给排水工程,第十一章 土木工程施工,第十二章 建设项目管理,第十三章 土木工程防灾与减灾,第十四章 数字化技术在土木工程中的应用,第十五章 土木工程师设计方法,课件简介,本课件为与高等教育出版社出版的,土木工程概论,（第,3,版）配套的中文教案。,课件涵盖了土木工程概论课程的主要内容，适合土木工程概论课程教师上课使用或土木工程专业学生课后参考。,第一章 绪论,1,、土木工程的定义；,2,、近现代典型土木工程项目的基本资料。,第二章 土木工程材料,1,、混凝土的材料组成和种类；,2,、水泥、砖、钢材的种类；,3,、砂浆的组成、分类和各种砂浆的使用范围。,第三章 基础工程,1,、地基、基础的作用；,2,、刚性基础、柔性基础的区别；,3,、独立基础、条形基础、桩基础的形式。,第四章建筑工程,1,、各种基本构件的受力特点；,2,、多层、高层建筑的基本结构类型和受力特点；,第五章 交通土建工程,1,、道路的分类依据和各类型道路的作用；,2,、道路路线选择的方法和依据；,3,、路基、路面的作用和做法。,4,、铁路路基的构造和各构造层的作用；,5,、铁路选线需考虑的主要因素。,6,、跑道布置方案；,7,、飞机场跑道辅助措施。,第六章 桥梁工程,1,、各种桥梁的形式、适用范围和受力特点；,2,、各种类型桥墩和桥台的适用范围；,3,、沉井、沉箱基础的施工方法。,第七章 港口工程,1,、港口布置类型；,2,、码头的各种形式；,3,、防波堤类型。,第八章 地下工程,1,、公路隧道的通风形式；,2,、目前隧道的典型案例。,第九章 水利水电工程,1,、水电站的主要类型；,2,、分洪工程的措施。,第十章 给排水工程,1,、城市给排水系统的种类；,2,、高层建筑的各种给水形式；,3,、给排水系统设计需考虑的因素。,第十一章 土木工程施工,1,、钢筋工程的加工方法与作用；,2,、混凝土工程的浇筑方法。,第十二章 建设项目管理,1,、招投标的概念；,2,、我国建筑业相关的法规。,第十三章 土木工程防灾与减灾,1,、各种灾害的危害与防范措施；,2,、基本抗灾技术特点与应用范围。,第十四章 数字化技术在土木工程中的应用,1,、计算机辅助设计、信息化施工的基本概念。,第十五章 土木工程师设计方法,1,、土木工程的设计基本思路和原则。,学习要点,结束,谢谢观看,第二章 土木工程材料,本章内容,2.1,传统土木工程材料,2.2,近代土木工程材料,2.3,现代土木工程材料,土木工程材料,任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的，土木工程中所使用的各种材料都统称为土木工程材料。,长期以来人类一直在从事着土木工程材料的各类研究工作，并不断开发新的材料。几乎世界上的各种材料都可用作土木工程材料。,2.1,传统土木工程材料,砖的分类：,标准砖,多孔砖,砌块,瓦是屋面材料。,2.1.2,瓦,2.1.3,石,凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材,。,石的种类：,1.,毛石,2.,料石,3.,饰面石材,4.,色石渣,石子,2.1.4,砂,砂一般分为：天然砂和人工砂。,由自然条件作用（主要是岩石风化）而形成，粒径在,5 mm,以下的岩石颗粒，称为天然砂。,人工砂是由岩石轧碎而成，由于成本高、片状及粉状物多，一般不用。,砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。,黄砂,2.1.5,灰,灰是指石灰和石膏。,石灰和石膏是无机胶凝材料。,2.1.6,木材,影响木材强度的主要因素为含水率（一般含水率高，强度降低），温度（温度高，强度降低），荷载作用时间（持续荷载时间长，强度下降）及木材的缺陷（木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等）。,木材的主要性质：,木材的性质包括物理性质和力学性质，如含水率、热胀干缩、密度、强度,(,抗拉、抗压、抗弯和抗剪等四种强度,),，其中抗拉、抗压、抗剪强度又有顺纹和横纹之分。顺纹和横纹强度有很大的差别。,2.2,近代土木工程材料,2.2.1,钢材,一、钢材的分类,建筑钢材的产品种类一般分为型材、板材、管材和金属制品四类。,2.2.1,钢材,1.,型材,主要有角钢、工字钢、槽钢、方钢、吊车轨道、金属门窗、钢板桩型钢等。,槽钢,钢管,角钢,工字钢,H,型钢,2.2.1,钢材,2.,板材,主要指钢结构用钢，建筑结构中主要采用中厚板与薄板。,3.,管材,主要用于桁架、塔桅等钢结构中。,4.,金属制品,土木工程中主要使用的产品有钢丝、钢丝绳以及预应力钢丝及钢绞线。,二、土木工程用钢材,土木工程钢材可划分为钢结构用材和钢筋混凝土用材两大类。,1.,钢结构用钢材,我国钢结构用钢材的钢类主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢。主要有,Q235(A3,钢,),、,Q315(16Mn,钢,),轻钢厂房,2.2.1,钢材,2.,钢筋混凝土用钢材,钢筋混凝土用的钢材主要指钢筋,。,钢筋等级：,一级钢,二级钢,三级钢,四级钢,二级钢,一级钢,2.2.1,钢材,钢筋,2.2.1,钢材,2.2.2,水泥,1.,水泥的定义,水泥是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其它材料胶结成整，并形成坚硬石材的材料,。,袋装水泥,2.,水泥的定义和分类,(1),水泥按其用途及性能分为三类：,通用水泥,专用水泥,特性水泥。,(2),水泥按其主要水硬性物质名称分为：,硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥，磷酸盐水泥，以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥,。,2.2.2,水泥,2.2.3,混凝土,一、,混凝土,简写砼，是当代最主要的土木工程材料之一。,混凝土是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。,二、,混凝土的,发展历史,1824,年,Aspdin,发明了波特兰水泥（硅酸盐水泥），以水泥作为胶凝材料的混凝土开始问世,1850,年钢筋混凝土问世,1928,年预应力混凝土问世,混凝土运输车,2.2.3,混凝土,1.,普通混凝土,(1),普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、细骨料（砂）和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。,(2),砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。,三、混凝土的种类,2.2.3,混凝土,2.2.3,混凝土,2.,特种混凝土,(1),轻集料混凝土（轻质砼、轻骨料砼）、,(2),纤维增强混凝土（简称,FRC,）,(3),聚合物混凝土,(4),道路混凝土（碾压砼）,(5),自密实混凝土,2.2.3,混凝土,3.,钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土,钢筋混凝土是指配置钢筋的混凝土。,预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土。,2.3,现代土木工程材料,2.3.1,沥青、沥青制品与其他防水材料,地沥青（包括天然地沥青和石油地沥青）,焦油沥青（包括煤沥青、木沥青、页岩沥青等）,沥青复合胎柔性防水卷材,2.3,现代土木工程材料,2.3.2,玻璃、陶瓷制品,2.3.3,人造板材,2.3.4,塑料及制品,2.3.5,绝热材料,2.3.6,吸声隔声材料,2.3.7,装饰材料,2.3.8,新型复合板材,2.3.9,绿色建材,课外检索,(1),列举有代表性的采用不同建筑材料的典型建筑。,(2),绿色建材全面系统研发的含义。,第三章基础工程,本章内容,3.1,工程地质勘查,3.2,浅基础,3.3,深基础,3.4,不均匀沉降问题,3.5,地基处理,地基与基础,将上部结构荷载传递给地基土、连接上部结构与地基土的下部结构称为,基础,。,地基,是指承托土木工程基础的这一部分很小的场地,。,3.1,工程地质勘察,一、勘察与测绘的目的,1.,查明地貌和地质条件,2.,对场地或建筑地段的稳定性和适宜性做出评价,3.,为勘察方案的布置提供依据,比萨斜塔,二、勘察与测绘的仪器,水准仪,经纬仪,3.1,工程地质勘察,三、工程地质勘察三阶段,可行性研究勘察（选址勘察）,初步勘察,详细勘察,3.1,工程地质勘察,四、各种条件下的勘测,海上勘察,水上勘察,岩溶勘察,软土勘察,3.1,工程地质勘察,3.2,浅基础,一、浅基础的定义和作用,上海大学新校区,二、浅基础的类型,按基础刚度分类：刚性基础、扩展基础,1.,刚性基础,刚性基础是由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。,3.2,浅基础,石基础,砖基础,素混凝土基础,2.,扩展基础,当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础,亦称延性基础。,3.2,浅基础,扩展基础,按构造分类：,1.,单独基础,2.,条形基础,3.,筏板基础,4.,箱形基础,5.,壳体基础,3.2,浅基础,1.,单独基础,在建筑中，柱的基础一般都是单独基础。,亦称独立基础,。,返回,柱下单独基础,3.2,浅基础,2.,条形基础,墙的基础通常连续设置成长条形，称为条形基础。,返回,墙下条形基础,3.2,浅基础,3.,筏板基础,当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地基承载力要求时，往往需要把整个房屋底面（或地下室部分）做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础，称为筏板基础。,返回,3.2,浅基础,带形基础、十字形基础、筏式基础 箱形基础,4.,箱形基础,为了对筏板基础进行加强，增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑往往把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为箱形基础。,返回,3.2,浅基础,箱形基础,5.,壳体基础,为改善基础的受力性能，基础的形式可不做成台阶状，而做成各种形式的壳体，称做壳体基础。,返回,3.2,浅基础,壳体基础,3.3,深基础,一、深基础,定义,位于地基深处承载力较高的,土层上，埋置深度大于,5m,或大于基础宽度的基础，称为深基础,。,厦门九州花园深基础施工,二、深基础的类型,桩基础,地下连续墙,墩基础,沉井基础,沉箱基础,3.3,深基础,1.,桩基础,桩基础的分类：,(1),按桩身材料分类,木桩、混凝土桩、,钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合材料桩。,3.3,深基础,水泥土搅拌桩,(2),按施工方法分类,按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类,。,预制桩,钻孔灌注桩,3.3,深基础,(3),按承载性状分类,:,端承型桩和摩擦型桩。,端承型桩,返回,摩擦型桩,3.3,深基础,2.,地下连续,墙,天津百货大楼地下连续墙,返回,3.3,深基础,3.,墩基础,在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土（钢筋混凝土）而成，我国多用人工开挖，亦称大直径人工挖孔桩。,返回,3.3,深基础,墩基础,4.,沉井基础,返回,沉井基础,3.3,深基础,沉井基础动画,5.,沉箱基础,沉箱基础,返回,3.3,深基础,3.4,地基不均匀沉降,一、定义,(1),一般是指同一结构体中，相邻的两个基础沉降量的差值是反映土木工程结构地基的变形特征的重要指标；,(2),差异沉降过大，就会使相应的上部结构产生额外应力；,(3),差异沉降将会产生裂缝，倾斜甚至破坏。,二、减小地差异沉降的主要措施,(1),在设计时尽量使上部荷载中心受压，均匀分布；,(2),遇到高低相差悬殊或地基软硬突变时，要合理设置沉降缝；,(3),增加上部结构对地基不均匀对地基协调作用，如在砌体结构中设置圈梁以增强结构得整体性；,(4),合理安排施工工序和采用合理的施工方法。,3.4,地基不均匀沉降,地基沉陷模型动画,3.5,地基处理,大型填海工程地基处理,地基处理的主要目的是指提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。,一、地基处理方法,3.5,地基处理,二、地基处理的方案选择,地基处理的方案选择考虑的因素：,1.,地基土质条件,2.,工程要求,3.,工期,4.,造价,5.,料源,6.,施工机械条件,3.5,地基处理,三、地基处理技术的发展,1.,土的,“,加筋法,”,2.,土工合成材料、砂井预压和塑料排水带,3.,“,强夯法,”,和,“,振动水冲法,”,等,4.,真空预压法,5.,高压喷射注浆法,3.5,地基处理,课外检索,(1),比萨斜塔的基础形式。,(2),比萨斜塔产生倾斜的主要原因。,第四章建筑工程,本章内容,4.1,基本构件,4.2,单层与多层建筑,4.3,高层与超高层建筑,4.4,特种结构,4.5,未来展望,古今建筑,竹屋,香港维多利亚海湾建筑群,石柱群,古今建筑,高楼林立的城市、庞大的工厂、标志性的纪念碑，都是现代化建筑工程的体现。,上海浦西外滩,上海浦东陆家嘴规划图,4.1,基本构件,一、分类,二、思考,板、梁、柱、拱,大家可以设想，这四个基本构件在建筑物中承担的作用和可能的形式。,4.1.1,板,定义：,平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，通常水平放置。,单向板,双向板,1.,按截面形式分,矩形梁、,T,形梁、倒,T,形梁、,L,形梁、,Z,形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、叠合梁等。,4.1.2,梁,钢梁形状,混凝土梁形状,2.,按支承方式分,简支梁,，,连续梁,，,悬臂梁,4.1.3,柱,定义：,柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。,钢筋混凝土柱,4.1.4,拱,定义：,为曲线结构，主要承受轴向压力。,河北赵州桥,美国贝永桥,拱示意动画,4.2,单层与多层建筑,单层装配式钢筋混凝土厂房,4.2.1,单层建筑,按使用目的可分为民用单层建筑和单层工业厂房。,铝合金压型屋面板建筑,施工中的轻钢结构别墅和厂房,4.2.1,单层建筑,大跨度结构是指跨度大于,60m,的建筑。它常用于展览馆、体育馆、飞机机库等，其结构体系有很多种，如网架结构、网壳结构、悬索结构、悬吊结构、索膜结构、充气结构、薄壳结构、应力蒙皮结构等。,4.2.2,大跨度建筑,1.,网架结构,哈尔滨会展中心体育场,2.,网壳结构,河南省南阳鸭河口电厂干煤棚,4.2.2,大跨度建筑,4.,悬吊结构,1958,年的布鲁塞尔世博会的法国馆,1992,年塞维利亚工业世博会的德国馆,3.,悬索结构,4.2.2,大跨度建筑,5.,索膜结构,意大利热拉亚,1992,年海洋与船舶世博会露天广场的巨型屋顶,4.2.2,大跨度建筑,1970,年日本大阪世博会的富士集团厅和美国馆,拟建造的深圳龙岗商业中心充气悬浮结构,6.,充气结构,4.2.2,大跨度建筑,充气结构动画,7.,薄壳结构,其常用的形状为圆顶、筒壳、折板、双曲扁壳和双曲抛物面壳。,4.2.2,大跨度建筑,薄壳结构,8.,应力蒙皮结构,应力蒙皮结构一般是用金属薄板做成很多块各种板片单元焊接而成的空间结构。,考虑结构构件的空间整体作用时，利用蒙皮抗剪可以大大提高结构整体的抗侧刚度，减少侧向支撑的设置；利用面板的蒙皮效应，可以减小所连杆件的计算长度,铝质应力蒙皮穹顶是美国,Temcor,公司的里克特在六十年代开发的，其基本原理是将予应力铝板加工成钻石形的结构板块，沿板边缘镶固在钢框架上，组成结构单元，根据穹顶的分格作成尺寸不同的单元，只由这些单元组成穹顶，不需要网架的杆件、节点。,4.2.2,大跨度建筑,4.2.3,多层建筑,我国以,8,层为界限，低于,8,层者称为多层建筑。常用结构形式为混合结构、框架结构。,混合结构指用不同的材料建造的房屋，通常墙体采用砖砌体，屋面和楼板采用钢筋混凝土结构，故亦称砖混结构。,框架结构指由梁和柱刚性连接而成骨架的结构。,多层混合结构,4.2.3,多层建筑,4.3,高层与超高层建筑,摩天大楼诞生在芝加哥、成长在纽约，建筑师路易斯,沙利文曾说过,“,摩天大厦是经济力量合乎逻辑的结果,”,。,我国规定超过,100 m,的为超高层。无疑，现代超高层建筑从一定意义上是城市现代化标志。,4.3,高层与超高层建筑,4.3,高层与超高层建筑,高层结构的主要结构形式：,1.,框架结构,2.,框架剪力墙结构,3.,剪力墙结构,4.,框支剪力墙结构,5.,筒体结构,上海金茂大厦,4.3,高层与超高层建筑,1.,框架结构,由梁和柱刚性连接而成骨架的结构。,框架结构,北京长城饭店,4.3,高层与超高层建筑,2.,框架剪力墙结构,剪力墙即为一段钢筋混凝土墙体，因其抗剪能力很强，故得此名。,框剪结构,广州中天大厦,4.3,高层与超高层建筑,3.,剪力墙结构,全部采用纵横布置的剪力墙组成，剪力墙不仅承受水平荷载，亦用来承受垂直荷载。,剪力墙结构,广州白云宾馆,4.3,高层与超高层建筑,4.,框支剪力墙结构,适用于上部为住宅楼或办公楼，而下部开设商店。需在其交界位置设置巨型的转换大梁，将上部剪力墙的力传至下部柱子上。,框支剪力墙结构,北京兆龙饭店,4.3,高层与超高层建筑,5.,筒体结构,筒体结构是由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑筒体在侧向风荷载的作用下，其受力类似刚性的箱型截面的悬臂梁，迎风面将受拉，而背风面将受压。,筒式结构分类：框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。,4.3,高层与超高层建筑,(1),框筒体系,指内芯由剪力墙构成，周边为框架结构。,深圳华联大厦,4.3,高层与超高层建筑,(2),筒中筒体系,当周边的框架柱布置较密时，可将周边框架视为外筒，而将内芯的剪力墙视为内筒，则构成筒中筒体系。,广东国际大厦,(3),桁架筒体系,在筒体结构中，增加斜撑来抵抗水平荷载，以进一步提高结构承受水平荷载的能力，增加体系的刚度。这种结构体系称为桁架筒体系。,香港中银大厦,4.3,高层与超高层建筑,4.3,高层与超高层建筑,(4),成束筒体系,成束筒体系是由多个筒体组成的筒体结构。最典型的成束筒体系的建筑应为美国芝加哥的西尔斯塔楼（,1974,）。,西尔斯塔楼,4.4,特种结构,特种结构是指具有特种用途的工程结构，包括高耸结构、海洋工程结构、管道结构和容器结构等。,水池,水塔,筒仓,常见种类：,烟囱,水塔,水池,筒仓,核电站,4.4,特种结构,4.5,未来展望,2001,年,2013,年，建筑业的新黄金时期,2014,年,2040,年，修道院式和生态艺术,2041,年,2055,年，怀旧风格与高科技建材,2056,年,2070,年，出现带穹顶的城市,2071,年以后，动态建筑时期,课外检索,特种结构的相关内容。,第五章交通土建工程,本章内容,5.1,道路工程,5.2,铁路工程,5.3,机场工程,5.4,隧道工程,5.1,道路工程,5.1.1,道路工程的基本体系组成,道路工程基本体系组成图,公路,城市道路,5.1.1,道路工程的基本体系组成,5.1.2,公路建设,一、公路的线形组成,路线方案是路线设计最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系公路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响到路线在公路网中是否能起到应有的作用，是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。,二、,公路的结构建设,路堤示意图,5.1.2,公路建设,三、路面结构图,低、中级路面,高级路面,5.1.2,公路建设,5.1.3,高速公路,定义,:,具有四条以上车道，路中央设有中央隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。,1988,年上海至嘉定高速公路建成通车,1998,年年均通车里程超过,4000,公里,2004,年底，中国高速公路通车里程已超过,3.4,万公里,一、,高速公路的线形设计标准,高速公路的几何设计标准比其它等级的公路要求高，具体规定各国有所不同。,普通公路与高速公路的转弯线形的比较,5.1.3,高速公路,二、高速公路的优势,1.,行车速度快、通行能力大,2.,物资周转快、经济效益高,3.,交通事故少、安全舒适好,4.,带动沿线地方的经济发展,高速公路,5.1.3,高速公路,三、高速公路建设存在的问题,1.,投资大、资金来源困难,2.,占地多,3.,与普通公路和地方交通贯通问题,4.,密集型的管理问题,5.,环境保护问题,5.1.3,高速公路,5.2,铁路工程,在我国，铁路建设自,1876,年英国商人在上海修建淞沪铁路已经开始，,1949,年，我国共有铁路营运里程,2.18,万公里，集中分布在东北和东部沿海地区，截至,2002,年底，全国铁路营业里程达到,7.2,万公里，形成延伸祖国东南西北的全国铁路网。,上海的磁悬浮铁路兴建运行成功，标志着我国铁路建设已逐步迈上国际先进水平。,5.2.1,铁路选线设计与路基,一、铁路选线设计,眼镜线,螺旋线,二、铁路路基设计,1.,横断面形式,包括：路堤、半路堤、路堑、半路堑、不填不挖等,2.,路基稳定性,5.2.1,铁路选线设计与路基,5.2.2,高速铁路,铁路速度的分档为：,时速,100,120 km,称为常速；,时速,120,160 km,称为中速；,时速,160,200 km,称为准高速或快速；,时速,200,400 km,称为高速；,时速,400 km,以上称为特高速。,日本、法国、德国英国等是当今世界高速铁路技术发展水平最高的几个国家,日本的高速列车,德国的高速列车,英国的高速摆式列车,法国的,TGV,高速列车,5.2.2,高速铁路,5.2.3,城市轻轨与地下铁道,城市轻轨和地下铁道一般具有如下特点：,(1),线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严；,(2),行车密度大，运营时间长；,(3),一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路；,(4),曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小。,伦敦地铁视频,5.2.3,城市轻轨与地下铁道,城市轻轨,(,上海明珠线,),地下铁道,5.2.4,磁悬浮铁路,一、磁悬浮铁路的由来,(1),磁悬浮铁路上运行的列车，是利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直流电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进。,(2),轮轨粘着式 非粘着式超高速铁路；,(3),常规磁铁吸引式悬浮系统（,EMS,系统）与排斥式悬浮系统（,EDS,系统）。,二、磁悬浮列车的组成,分为三部分：悬浮系统、推进系统和导向系统,5.2.4,磁悬浮铁路,磁悬浮列车的组成,磁悬浮列车悬浮系统的组成示意图,5.2.4,磁悬浮铁路,磁悬浮列车推进系统的组成示意图,5.2.4,磁悬浮铁路,导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。,5.2.4,磁悬浮铁路,日本的磁悬浮列车,5.2.4,磁悬浮铁路,德国的磁悬浮列,5.2.4,磁悬浮铁路,中国上海的磁悬浮列车,5.2.4,磁悬浮铁路,三、磁浮铁路的优缺点,优点：,(1),克服了传统轮轨铁路提高速度的主要障碍，发展前景广阔。,(2),速度高，可达,400,600 km/h,；,(3),列车能耗低。,5.2.4,磁悬浮铁路,缺点：,(1),由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。,(2),常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。,(3),超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环境都有影响。,(4),造价昂贵、不能利用既有线路以及速度优势不明显,。,5.2.4,磁悬浮铁路,5.3,机场工程,5.3.1,机场概况,一、民航运输机,(1),干线运输机：载客量,100,人，航程,3000km,(2),支线运输机：载客量,100,人，航程,200,400km,莱特兄弟飞机视频,各类民航飞机,Boeing777,空中客车,380,协和超音速客机,MD90,5.3.1,机场概况,二、民航机场分类和组成,(1),机场分类,:,国际机场,、,干线机场,、,支线机场。,(2),机场的组成,:,主要由飞行区、旅客航站区、货运区、机务维修设施、供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区。生活区、生成辅助设施、后勤保障设施、地面交通设施及机场空域等组成。,5.3.1,机场概况,5.3.2,机场的跑道方案,机场跑道方案,一、跑道的分类与构成,跑道按其作用可分为：主要跑道、辅助跑道、起飞跑道等三种。,跑道的作用与构成包括：跑道道肩、停止道、跑道端的安全区、净空道、滑行道等,5.3.2,机场的跑道方案,二、机场跑道长度的限制条件,5.3.2,机场的跑道方案,三、机坪与机场净空区,机坪：等待坪和掉头坪,机场净空区：指飞机起飞着陆涉及的范围，沿着机场周围要有一个没有影响飞行安全的障碍物的区域。,国际民航组织对机场的净空区专门的要求如下图所示：,5.3.2,机场的跑道方案,5.3.2,机场的跑道方案,机场净空区要求,5.3.3,航站区布局,航站区主要有航站楼、站坪及停车场所等组成。,上海浦东国际机场,一、航站楼,(1),布局：平面布局和竖向布局；,(2),主要型式：线型、廊道型,(,上海浦东国际机场,),、卫星型,(,原北京国际机场,),、转运型。,二、站坪、机场停车场,5.3.3,航站区布局,5.3.4,机场维护区及环境,一、机场维护区,机场维护区是飞机维修，供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区等设置的地方。,二、机场环境问题,(1),机场周围环境：声环境、空气环境、水环境,(2),机场营运环境：净空环境、电磁环境、预防鸟击飞机,(3),机场内部环境：机场的内部环境保护重点是声环境，,机场建筑物要进行合理的声学设计。,5.3.4,机场维护区及环境,5.4,隧道工程,世界经济发展合作组织（,OECD,）对隧道所下的定义为：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的断面积大于,2m,2,的洞室。,隧道的种类很多，按用途分,有铁路隧道、公路隧道、公铁两用隧道等；按断面形状分,有圆形隧道、拱形隧道、卵形隧道、矩形隧道等；按位置分，有傍山隧道、越岭隧道、水底隧道和地下隧道等；按衬砌结构分，有之墙式衬砌隧洞、曲墙式衬砌隧道、曲边墙叫仰拱衬砌隧道等；按隧道内铁路线路数分，有单线隧道、双线隧道和多线隧道等。,隧道结构：,洞身：隧道结构的主体部分。,衬砌：承受地层压力，维持岩体稳定，阻止坑道周围地层变形的永久性支撑物。它由拱圈、边墙、托梁和仰拱组成。,洞门,位于隧道出入口处，用来保护洞口土体和边坡稳定，排除仰坡流下的水。它由端墙、翼墙及端墙背部的排水系统所组成。,5.4,隧道工程,英吉利海峡隧道视频,5.4.1,公路隧道,一、公路隧道线路,公路隧道的各种主要断面形状,公路建筑限界,公路隧道横断面净空,5.4.1,公路隧道,二、公路隧道通风,公路隧道空气污染造成危害的主要原因是一氧化碳,。,通风方式的种类：,5.4.1,公路隧道,三、公路隧道施工,施工的主要程序,:,5.4.1,公路隧道,施工方法：,新奥法,(NATM):,新奥法的概念是奥地利学者拉布西维兹教授于,1948,年提出的，它是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。,挪威法（,NMT,）：是,20,世纪,90,年代在西北欧隧道工程中发展起来的一种新方法，该法根据隧道质量指标,Q,值进行围岩分类并选定支护，是对新奥法的完善、补充和发展。,5.4.1,公路隧道,5.4.2,铁路隧道,一、地铁车站的站台型式,：,岛式站台、侧式站台和岛侧混合式站台。,二、地铁隧道施工,地下铁道的施工方法概括起来有两大施工方式：明挖法和暗挖法。,明挖法,(,基坑法,),：从地面向下开挖，并在欲建地下铁道结构的位置进行结构的修建，然后在结构上部回填土及恢复路面。,5.4.2,铁路隧道,暗挖法,主要方法：盾构法、注浆法、沉管法和顶管法,盾构施工法的示意图,5.4.2,铁路隧道,盾构拼装出洞的顺序,5.4.2,铁路隧道,5.4.3,水底隧道,在有大吨位船舶航行的水域，或穿越水域的铁路运量和输密度很大，或在城市内河流两岸建筑物密集区，经过技术经济比较，可考虑修建水底隧道。,水底隧道一般由岸边敞口段，岸边暗挖段和水底暗埋段三部分组成。,5.4.3,水底隧道,一、水底隧道埋置深度的影响因素,1.,地质及水文地质条件,2.,施工方法要求,3.,抗浮稳定的需要,4.,防护要求,二、水底隧道的断面形式,圆形断面、拱形断面、矩形断面,5.4.3,水底隧道,三、隧道防水,1.,防水混凝土,2.,壁后回填,3.,围岩注浆,4.,双层衬砌,5.4.3,水底隧道,四、世界著名的隧道工程,日本青函海底隧道,世界上最长的隧道,5.4.3,水底隧道,英吉利海峡隧道,5.4.3,水底隧道,5.4.3,水底隧道,仙尼斯隧道：连接法国、意大利两国，长,12900,米，双线，建于,1857,1871,年。,圣哥达隧道：位于瑞士境内，长,15000,米，双线，建于,1872,1882,年。,辛普伦隧道：连接瑞士意大利的一座铁路长隧道，长,19800,米。第一号隧道建于,1896,1906,年，第二号隧道建于,1912,1921,年。,美国最长的隧道是,1925,1928,年修建的长,12540,米的喀斯喀特隧道。,世界上最长的山岭隧道是位于日本上越新干线的大清水隧道，长,22280,米。,课外检索,(1),查阅,中国公路网,，了解我国公路现状。,(2),检索国内里程长度最长的前五条铁路。,(3),任选一国家的首都机场和我国首都机场作定性比较。,(4),列举隧道开挖中的安全防范措施,。,第六章桥梁工程,本章内容,6.1,桥梁的分类,6.2,桥梁工程的总体规划和设计要点,6.3,桥梁的结构形式,6.4,桥墩与桥台,6.5,桥梁基础,6.6,桥梁技术的发展方向,6.1,桥梁的分类,按使用性分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。,按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。,按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。,按承重构件受力情况可分为梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥（斜拉桥、悬索桥）。,6.1,桥梁的分类,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。,混凝土桥,钢架桥,6.2.2,桥梁工程设计要点,1,选择桥位,2,确定桥梁总跨径与分孔数,3,桥梁的纵横断面布置,4,公路桥型的选择,6.3,桥梁的结构形式,6,.3.1,梁式桥,梁式桥受力示意,梁式桥的组成,6,.3.1,梁式桥,四川三堆子金沙江桥,日本滨名大桥,主跨,240 m,，,1976,年,6,.3.1,梁式桥,六库怒江桥,飞云江桥,6.3.2,拱式桥,拱式桥受力示意,l,拱桥跨度,f,拱桥矢高,（,a,）桥跨给两侧桥台的反力（竖向力和水平推力）,（,b,）移动荷载作用下的计算简图,6.3.2,拱式桥,拱式桥的组成,6.3.2,拱式桥,广州丫譬沙珠江大桥,卢浦大桥,6.3.3,刚架桥,(a),受力示意,(b),计算简图,(c)T,形钢架桥,(d),连续钢架桥,(e),斜腿钢架桥,刚架桥受力示意及其类型,6.3.3,刚架桥,黄石长江大桥,挪威,Stolma,桥,6.3.4,斜拉桥,斜拉桥的索型,(a),辐射式,(b),竖琴形,(c),扇形,6.3.4,斜拉桥,法国诺曼底斜拉桥，,主跨,856m,，,1995,年建成,日本多多罗大桥,世界上最大的斜拉桥,1999,年建成,6.3.4,斜拉桥,南京长江二桥钢箱梁斜拉桥,主跨,628 m,，,2001,年建成,福建青州闽江结合梁斜拉桥,主跨,605 m,，,2001,年建成,6.3.5,悬索桥,悬索桥受力示意图,6.3.5,悬索桥,世界最大跨悬索桥,-,日本明石海峡大桥，,1998,年建成,6.3.5,悬索桥,江阴长江大桥,主跨,1 385 m,，,1999,年建成,香港青马大桥,主跨,1 377 m,，,1997,年建成,6.3.6,综合体系桥,在工程实践中，还采用几种桥型的组合结构，如梁和拱的组合体系，斜拉索与悬索组合体系等。,所有这些组成，目的在于充分利用各种形式桥的受力特点，发挥其优越性，建造出符合要求，外观美丽的桥梁来。,6.4,桥墩与桥台,6.4.1,桥墩的类型,根据其结构形式可分为：,(1),实体式,(,重力式,),桥墩,(2),空心式桥墩,(3),桩,(,柱,),式桥墩,桥墩示例,6.4.2,桥台的类型,我国公路桥梁的桥台形式有：,实体式桥台,埋置式桥台,6.5,桥梁基础,桥梁基础一般比房屋基础的规模大，需要考虑的问题多，施工条件也困难。,桥梁基础的类型有刚性扩大基础、桩基础和沉井基础等。在特殊情况下也用气压沉箱基础。,桥的桩基础,6.6,桥梁技术的发展方向,(1),大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展；,(2),新材料的开发和应用；,(3),在设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用,GPS,和遥控技术控制桥梁施工；,(4),大型深水基础工程。,6.6,桥梁技术的发展方向,(5),桥梁建成交付使用后，将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。,(6,),重视桥梁美学及环境保护。,课外查阅,(1),列举五个国内外著名桥梁及其所采用的结构形式；,(2),决定桥梁跨度和高度时主要考虑的因素。,第七章港口工程,本章内容,7.1,港口分类,7.2,港口规划与布置,7.3,码头建筑,7.4,防波堤,7.5,护岸建筑,7.6,港口仓库与货场,7.7,我国港口工程的未发展前景,简述,港口有一定面积的水域和陆域，供船舶出入和停泊，是货物和旅客集散并变换运输方式的场地，是为船舶提供安全停靠、作业的设施，并为船舶提供补给、修理等技术服务和生活服务。,简述,世界主要港口：,荷兰的鹿特丹,美国的纽约、新奥尔良和休斯敦,日本的神户和横滨,比利时的安特卫普,新加坡的新加坡,法国的马赛,英国的伦敦,我国的主要港口：,上海港,香港,大连港,秦皇岛港,天津港,青岛港,湛江港,连云港,简述,世界第一大港,荷兰的鹿特丹港夜景,上海港全景,7.1,港口分类,港口可按多种方法分类：,(1),按所在位置可分为海岸港、河口港和内河港（海岸港和河口港统称为海港）。,(2),按用途可分为商港、军港、渔港、工业港和避风港。,(3),按成因可分为天然港和人工港。,7.1,港口分类,(4),按港口水域在寒冷季节是否冻结可分为冻港和不冻港。,(5),按潮汐关系、潮差大小，是否修建船闸控制进港，可分为闭口港和开口港。,(6),按对进口的外国货物是否办理报关手续可分为报关港和自由港。,7.2,港口规划与布置,7.2.1,港口的组成,(1),港口由水域和陆域两大部分组成。,(2),