道路工程学是从事道路的规划、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。道路工程学的研究内容主要有
道路网规划和路线勘测设计、路基工程路面工程、道路排水工程、桥涵工程、隧道工程、附属设施工程和养护工程等。
发展简史
道路工程历史源远流长。历史上最早的原始社会人群,因生活和生产的需要,形成天然原始的人行小径。以后要求有更好的道路,取土填坑,架木过溪,以利通行。当人类由原始农业到驯养牲畜后,逐渐利用牛、马、骆驼等乘骑或驮运。这种生产力的飞跃进一步要求更适用的道路,因而出现驮运道。
车轮是古代的伟大发明之一。它使陆地运输从此进入 了马车交通时代。巴比伦、埃及、中国、印度、希腊、罗马、印加等文明古国,为了军事和商旅需要,道路工程方面都有过辉煌成就。古波斯大道、欧洲琥珀大道、罗马阿庇乌大道、中国秦代栈道和驰道等,享誉至今已有数千年历史。特别是横贯亚洲的丝绸之路延续二千余年,对东西文化交流起到巨大影响,中国三大发明也从此传播世界。
中国古代道路工程有卓越创造。据《周礼》所记,京都王城面积九里见方,城内有经纬干道,外有环涂(环行路)和野涂(郊外道路)。野涂又分为宽度递减的道路、涂、畛、径五级。“季春之月,令司空官,周视原野,开辟道路,毋有障塞”;“列树以表道,立鄙食以守路”。可见中国自古以来就重视道路的规划、修建和养护。公元前316年,“秦伐蜀,修金牛道,于绝险之处、傍凿山岩而施板梁为阁”《战国策·秦策》称栈道。秦筑驰道,汉唐通西域,各国商旅兴盛。
罗马帝国衰亡后,直到十八世纪中叶,现代道路工程 才开始在欧洲兴起。1747年,第一所桥路学校在巴黎建立。法国特雷萨盖、英国特尔福德和马克当等工程师提出新的理论和实践,认为良好路基也承受荷载,故将罗马式厚路面减到25厘米以下,并采用块石作基层和碎石作面层取得成功,从而奠定了现代道路工程的基础。1883~1885年 ,德国戴姆勒·奔驰发明了汽车,开创了以汽车交通为主的现代道路工程的新时代。
研究内容
道路工程学的研究内容主要有:道路网规划和路线勘测设计、路基工程、路面工程、道路排水工程、桥涵工程、隧道工程、附属设施工程和养护工程等。
道路网规划应考虑各种交通运输综合功能的协调发展,路网布局的完善。路线勘测设计应选定技术经济最优化的路线,对平、纵、横三个面进行综合设计,力争平面短捷舒顺、纵坡平缓均匀、横断面稳定经济,以求保证设计车速、缩短行车时间、提高汽车周转率。对路基、路面、桥梁、隧道、排水等构造物进行精心设计,在保证质量的条件下降低施工、养护、运营和交通管理等费用。
路基既是路线的主体,又是路面的基础并与路面共同承受车辆荷载。路基按其断面的填挖情况分为路堤式、路堑式、半填半挖式三类。路肩是路面两侧路基边绦以内地带,用以支护路面、供临时停靠车辆或行人步行之用。路基土石方工程按开挖的难易分为土方工程与石方工程。
路基工程在道路建设中,工程量大、占地广,常为控制施工进度的关键,故要求尽可能与沿线农田水利建设相结合并力争节约用地;按照标准设计,严格控制施工质量,保证路基具有足够的强度和稳定性;搞好排水和防护加固工程,沿河路基应注意不被洪水淹没冲毁;填方工程应慎选土质并分层夯实,对其密实度和含水量进行现场控制;冰冻地区还应设置防冻层或设置隔水层和隔温层,切断毛细水,减少负温差的不利影响;当路线通过悬岩峭壁需修建悬出路台或半山桥,陡峻山坡则需修筑挡墙、石砌护坡或护脚等工程以保证路基和山体的稳定;当路线不能避让必须通过特殊或不良地质、水文的地区或路段时,路基工程应针对其具体情况和特征,采取防治措施。
为适应行车作用和自然因素的影响,在路基上行车道范围内,用各种筑路材料修筑多层次的坚固、稳定、平整和一定粗糙度的路面。其构造一般由面层、基层(承重层)、垫层组成,表面应做成路拱以利排水。路面按其使用特性分为高、次高、中级、低级路面四级。按其在荷载作用下的力学特性,路面可分为刚性路面和柔性路面。
水的作用是造成路基、路面和沿线构筑物的病害和冲毁的主因。根据来源不同分为地表水和地下水。地表水若沿道路表面流向或渗入路基土内时 ,可能将冲毁路基的路肩和边坡以及路面;地下水能使路基湿软,降低土基强度和路面承载力,严重时可引起翻浆或边坡滑坍,导致交通中断。
排水工程要与水利灌溉相配合,地面排水和地下排水兼顾,路基路面排水与桥涵工程相结合。总的要求是查明情况,全面考虑,因地制宜,就地取材,防重于治,经济适用,多种措施,综合治理,构成一个统一的排水系统。
地面排水设施一般有:边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、倒虹吸管和渡槽等。地下水排除一般以导流为主,不宜堵塞,主要设施有暗沟、渗井、渗沟。
道路跨越河流沟谷时,需建涵洞、桥梁或渡口等构筑物;与铁路或其他道路交叉,也常建桥跨越。过水构筑物有漫水桥、过水路面、滓水路堤等。当交通量不大而又受到经费等条件限制时,可暂缓建桥,先修渡口工程;待交通量增长条件具备时,再改拨建桥。
桥涵要根据当地的地形、地质、水文等条件,行车及外力等荷载,建桥涵目的要求等,因地制宜,就地取材,合理选用桥插形式,做到坚固、适用、安全、经济、美观。
在地面以下开挖供汽车通行的构筑物称道路隧道。按所经地区情况分为:避免地面干扰建在城市地下的城市隧道;有利于航运和国防在河流或海峡底下的水底隧道;降低越岭高程,或避绕山嘴,取消急弯陡坡,改善线形以缩短行程节约行车时间和油耗的;或避让表面不稳定山坡和水文地质不良地段,改由稳定岩石较深部位通过的山岭隧道。
修建隧道要根据工程造价、施工条件及竣工后运营和养护条件,与其他路线方案进行详细的技术经济比较,决定取舍。隧道内部必须设置通风和照明设备。隧道周边一般均需修筑衬砌加以支撑,在坚石又不易风化的整体岩层中也可不做衬砌。为防止表面岩石风化,可喷水泥砂浆近年来,采用喷锚支护,施工简便造价低,正日益推广。
养护工程是指维护道路完好状况,预防和及时修复各种缺陷损坏,提供并保证安全、快速、经济、舒适的行车条件,有计划地改善道路技术状况,以适应交通发展需要。
各国多采用有训练和装备的养路道班和工程队组织完成养护工程任务。养护工程按其工作性质和任务分为小修保养。对道路及其一切设施进行预防事故和维修较小损坏部分。重点是排水和路面,冬季防冰雪,雨天防滑溜;大中修工程。对道路及其设备进行较大的修复,或在原有技术等级内的添建和局部改建;改善工程。分期分段改善道路的技术条件或进行局部改建能显著提高通行能力,如改进线形视距,拓宽路基、提高路面等级、改建桥涵等。
道路安全继续受到重视。许多交通事故也要从道路工程本身找原因,必须接受经验教训,预防补救。为适应运量激增的需要,应增加车道并提高路面等级。为防护车辆撞向固定刚性目标,多采用易碎标志和轻型标柱防护工程也要采用减震设施,使严重事故大为减少。各种电子
自动控制系统在交通管理上的运用,将使交通安全得到更可靠的保证。
汽车的革命势必促进道路工程各方面相应的变革。电控自动化公路正在考虑发展,在汽车驶入时即被同步引入导向系统,控制其车速及行程并保证绝对可靠的驾驶质量。当高频电磁电动机得到发展并应用到公路上,则将出现 时速超过200公里的自动控制的超高速公路。
其他分支学科
建筑学概述、
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城市规划、土木工程、工程力学、水力学、土力学、岩体力学、滨海水文学、道路工程学、交通工程学、
桥梁工程学、水利工程学
目录
绪言
道路的使命
道路与汽车及铁路的关系
良好道路的利益
第一章设计上一般之注意
第一节路线的选定
第二节交通调查
第三节牵引阻力
一轮轴摩擦
二转动阻力
三坡度阻力
第四节车辆的重量
第五节公路的宽度
第六节曲线
第七节坡度
一极大坡度
二极小坡度
第八节横截面
第二章路基及除水
第一节路基
一天然路基
二人工路基
第二节除水
一除水之目的
二除水之设备
第三章泥路及砂粘土路
第一节泥路
一设计
二建筑
三养路
四道路筑造机具
第二节砂粘土路
一设计
二建筑
三养路
四特质
第四章砂砾路
第一节材料
一砂砾
二结合物
第二节建筑
一设计
二建筑法
三工费
第三节养路
第四节镇尘
第五章水固碎石路
第一节碎石
一良好碎石的要性
二石材的试验法
三选择碎石的注意
四碎石的大小
第二节碎石机
二旋转式碎石机
第三节设计
一路宽
二厚度
三坡度
第四节建筑
第五节路辘
第六节结合物
第七节辗压法
第八节养路
第六章混凝土路
第一节材料
第二节配合计算法
一fuller氏的算式
二taylor和thomson氏的算式
三例题
四混凝土的配合比率
第三节设计
一除水
二路宽,厚度及坡度
三横截面
第四节建筑
一混凝土的调制
二路盘的筑造
三路基的筑造
四路面的筑造
五混凝土路面完成工作
第五节养路
第七章沥青路材料
第一节地沥清
一解释
二地沥清的种类
三良好地沥青的要性
第二节沥青材的试验
一泡沫试验
二比重
三发火点试验
四稠度试验
五熔融点试验
六蒸发减量试验
七蒸馏
八溶解试验
九固定炭素
十延伸度
第三节各种地沥清品质说明表
一texas产的oil asphalt
二mexican产的oil asphalt
三trinidad,califoria产的oil asphalt
四日本产的oil asphalt
第四节镕剂
第五节地沥青胶灰
第六节焦油
第一节材料
一骨材
二地沥青胶灰
第二节机具
第三节建筑
一路基
二磨耗层
三辗压方法
四封缄层
第四节养路
第九章地沥青铺路
第一节地沥青版铺路
一材料
二设计
三路基
四结合层
五磨耗层
六施工注意
七失败与修整
八工费
一地沥青混凝土铺路
二amisite式铺路
三bitulithic式铺路
四topeka式铺路
第三节地沥青块铺路
一块的组织与配合
二块的制作
三铺设
四养路
五特征
第四节地沥青岩铺路
一材料
二制材
三铺设
四特征
第五节地沥青混合机
一良好混合机的要件
二iroquois式沥青混合机
三warren式沥青混合机
第六节沥青铺路破坏的原因
第十章铺砖路
第一节砖
一砖的制造
二砖的种类
三良砖的要件
四砖的试验
第二节建筑
一坡度及铺路之厚
二路盘及路基
三褥层
四砖的铺置
五接缝填充物
六膨胀接缝
第三节养路
第四节工费实例
第十一章铺石路
第一节铺石路的种类
一圆石铺路
二belgian式石块铺路
三长方形石块铺路
四嵌工铺石路
第二节石材
一石块的要性
二石块的制作
三石块的寸码
第三节长方形石块铺路
一坡度与路基
二褥层
三石块的铺设
四填充物
第四节嵌工铺石路
一坡度与石块之大
二路基与褥层
三mossaik模样
四施工法
第五节养路
第六节工费实例
第十二章铺木路
第一节木材
一使用木材
二良好木块的要性
三木块之大
四木块腐蚀的原因
第二节木材的处理
一防腐剂
二防腐剂的渗注
三渗注后木块的试验
四渗注后的注意
五蒸木油的渗出及其预防
第三节建筑
一路基与褥层
二木块的铺设
三膨胀接缝
四辗压
五接缝填充
第四节养路
第五节工费实例
第十三章选择道路的方针
第一节理想铺面的要件
第二节对于诸要件的讨究
一初筑费
二耐久力
三牵引阻力
四易滑性
五清扫
六骚音
七外观
第三节铺面的选定
第十四章步道与街树
第一节步道
一良好步道的要性
二宽度及坡度
三步道铺装的种类
第二节街路树
一良好街路树的要件
二适于街路树的树类
三植种街路树的得失
第十五章栏石,旁沟,抑尘池及下水管
第一节栏石
第二节旁沟
第三节抑尘池
第四节下水管
第十六章市街轨道
第一节铺设前的考虑
第二节轨条及枕木
一轨条
二枕木
第三节铺设
第十七章桥梁及沟桥
第一节桥梁
一桥梁的功用
二设计时应调查的事项
三桥梁位置的选定
四桥梁的宽度
五桥梁的种类
第二节沟桥
第十八章清道与洒水
第一节清道
第二节洒水
第十九章街路统系与公园统系
第一节街路统系
一街路统系的种类
二街路统系的选定
第二节公园统系
一公园的需要
二公园用地的选定
三公园的种类
四公园统系
附录
附录一关于购置筑路机械的计算书例
附录二关于各种道路预算设计书例
附录三日本东京市复兴局街路设计标准
附录四广东公路处订定全省公路建筑法规
附录五广东公路处订定全省公路行车章程
附录六译名对照表