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高等級公路的組成
高等級公路組成一般由路基、路面、橋梁、隧道工程和交通工程設(shè)施等幾大部分組成，下面一起來看看具體的內(nèi)容：
1、路基工程
路基是用土或石料修筑而成的線形結(jié)構(gòu)物。它承受著本身的巖土自重和路面重力，以及由路面?zhèn)鬟f而來的行車荷載，是整個公路構(gòu)造的重要組成部分。公路路基主要包括路基體、邊坡、邊溝及其它附屬設(shè)施等幾個部分。
路基設(shè)計(jì)洪水頻率
2、路面工程
路面是用各種筑路材料或混合料分層鋪筑在公路路基上供汽車行駛的層狀構(gòu)造物。其作用是保證汽車在道路上能全天候、穩(wěn)定、高速、舒適、安全和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
路面通常由路面體、路肩、路緣石及中央分隔帶等組成。其中路面體在橫向又可分為行車道、人行道及路緣帶。路面體按結(jié)構(gòu)層次自上而下可分為面層、基層、墊層或聯(lián)結(jié)層等。
3、橋隧工程
橋隧工程是高等級公路中的重要組成部分，它包括橋梁、涵洞、通道和隧道等。
橋 梁 涵 洞 分 類
注：① 多孔跨徑總長大于1000 m的高架橋仍為大橋; ② 梁式橋、板式橋涵的多孔跨徑總長為多孔標(biāo)準(zhǔn)跨徑的總長;拱式橋涵為兩岸橋臺內(nèi)起拱線間的距離;其他型式橋梁為橋面系車道長度; ③ 單孔跨徑系指標(biāo)準(zhǔn)跨徑;④ 管涵及箱涵不論管徑或跨徑大小、孔數(shù)多少，均稱為涵洞。
橋 涵 設(shè) 計(jì) 洪 水 頻 率
橋梁的組成
橋梁由兩個主要部分組成：
(一)橋跨結(jié)構(gòu)(或稱橋孔結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu))，是在線路遇到障礙而中斷時(shí)，跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu)。
(二)橋墩、橋臺 、墩臺基礎(chǔ)(統(tǒng)稱下部結(jié)構(gòu))，是支承橋跨結(jié)構(gòu)并將恒載和車輛等荷載傳至地基的建筑物。
橋臺設(shè)在橋的兩端，橋墩則在兩橋臺之間。橋臺除了支承橋跨結(jié)構(gòu)的作用外，還要防止路堤滑坡，并與路堤銜接。為保護(hù)橋頭路堤填土，每個橋臺兩側(cè)常做成石砌的錐體護(hù)坡。
墩臺基礎(chǔ)，是埋入土層之中，并使橋上全部荷載傳至地基的結(jié)構(gòu)部分。
在橋跨結(jié)構(gòu)與墩臺之間，還需設(shè)置支座，它不僅要傳遞荷載，而且根據(jù)結(jié)構(gòu)體系的不同，保證橋跨結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生一定的變位。
除上述基本結(jié)構(gòu)外，橋梁還常常建造一些附屬結(jié)構(gòu)物，如護(hù)坡、護(hù)岸、擋土墻、導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物、檢查設(shè)備等。
在橋梁規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)洪水位、計(jì)算跨徑、標(biāo)準(zhǔn)跨徑、橋長、橋梁凈跨徑、橋梁的建筑高度等均為主要的橋梁技術(shù)指標(biāo)。
凈跨徑：對于梁式橋是指設(shè)計(jì)洪水位上相鄰兩個橋墩(橋臺)之間的凈距，用L0表示;對于拱式橋是每孔拱跨兩個拱腳截面最低點(diǎn)之間的水平距離。
計(jì)算跨徑：對于具有支座的橋梁，是指橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個支座中心之間的距離，用 1表示。對于圖1所示的拱式橋，是兩相鄰拱腳截面形心點(diǎn)之間的水平距離，或拱軸線兩端點(diǎn)之間的水平距離。橋跨結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算是以 1為基準(zhǔn)的�？偪鐝� 在多孔橋梁中，各孔凈跨徑的總和，也稱橋梁孔徑( )，它反映了橋下宣泄洪水的能力。
標(biāo)準(zhǔn)跨徑：對于梁式橋或板式橋是指兩相鄰橋墩中線之間的距離，或橋墩中心線至橋臺臺背前緣之間的距離;對于拱橋，則是指凈跨徑。
橋梁全長：簡稱橋長，是橋梁兩端兩個橋臺的側(cè)墻或耳墻后端點(diǎn)之間的距離，以L表示。在一條線路中，橋梁和涵洞總長的比重，反映了它們在線路建設(shè)中的重要程度。
橋梁高度：簡稱橋高，是指橋面與低水位之間的高差，或?yàn)闃蛎媾c橋下線路路面之間的距離，以H1表示。
橋下凈空高度：是指設(shè)計(jì)洪水位或計(jì)算通航水位至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間距離，以H表示。它應(yīng)保證排洪和該河流通航所規(guī)定的凈空高度。
建筑高度： 是指橋上行車路面標(biāo)高至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間距離(圖1-1中的 )。公路定線中所確定的橋面標(biāo)高與通航凈空頂部標(biāo)高之差，又稱為容許建筑高度。顯然，橋梁的建筑高度，不得大于容許建筑高度，否則就不能保證橋下的通航要求。
凈矢高：拱式橋從拱頂截面下緣至相鄰兩拱腳截面下緣最低點(diǎn)之連線的垂直距離，以 表示。
計(jì)算矢高：是指從拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離以 表示。
矢跨比：是指計(jì)算矢高 與計(jì)算跨徑 之比( / )，也稱拱矢度。
涵洞：是來宣泄路堤下水流的構(gòu)造物。凡是單孔跨徑小于5m的泄水結(jié)構(gòu)物，稱為涵洞;管涵及箱涵不論管徑或跨徑大小、孔數(shù)多少，均稱為涵洞。
橋梁的分類
橋梁有不同的分類方式，每一種分類方式均反映出橋梁在某一方面的特征。但是，橋梁按結(jié)構(gòu)體系的分類，是基本的分類方法，不同的體系對應(yīng)于不同的力學(xué)形式，表現(xiàn)出不盡相同的受力特點(diǎn)。
(一) 橋梁的基本體系
按結(jié)構(gòu)體系及受力特點(diǎn)，橋梁可劃分為梁、拱、索三種基本體系，以及由基本體系之間組合而形成的組合體系。
1.梁式橋
梁式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)由梁組成。在豎向荷載作用下梁的支承處僅產(chǎn)生豎向反力而無水平反力(推力)。梁的內(nèi)力以彎矩和剪力為主。
梁式橋可分為簡支梁橋，連續(xù)梁橋和懸臂梁橋。簡支梁橋的跨越能力有限(一般在50m以下)，當(dāng)計(jì)算跨徑小于25m時(shí)，通常采用混凝土材料，而計(jì)算跨徑大于25m時(shí)，更多采用預(yù)應(yīng)力混凝土材料。
2.拱式橋
拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，兩拱腳處不僅產(chǎn)生豎向反力，還產(chǎn)生水平力(推力)，由于水平推力的作用使拱中的彎矩和剪力大大地降低。設(shè)計(jì)合理的拱主要承受拱軸壓力，拱截面內(nèi)彎矩和剪力均較小，因此可充分利用石料或混凝土等抗壓能力強(qiáng)而抗拉能力差的圬工材料。
拱式橋是推力結(jié)構(gòu)，其墩臺，基礎(chǔ)必須承受強(qiáng)大的拱腳推力。因此拱式橋?qū)Φ鼗蠛芨�，適建于地質(zhì)和地基條件良好的橋址。拱式橋構(gòu)造簡單，承載能力大，造型美觀，是橋梁工程中廣泛采用的橋型之一。
3.懸索橋
懸索橋又稱吊橋，其特點(diǎn)是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)由橋塔和懸掛在塔上的高強(qiáng)度柔性纜索及吊索，加勁梁和錨錠結(jié)構(gòu)組成。橋跨上的荷載由加勁梁承受，并通過吊索將其傳至纜索。主纜索是主要承重結(jié)構(gòu)，但其僅受拉力。纜索本身是幾何可變體，但可通過橋塔，錨錠結(jié)構(gòu)及作用的荷載相組合，在空間形成有一定幾何形狀的平衡受力結(jié)構(gòu)體系。主纜索的拉力通過對橋塔的壓力和錨錠結(jié)構(gòu)的拉力傳至基礎(chǔ)和地基。這種橋型充分發(fā)揮了高強(qiáng)鋼纜的抗拉性能，使其結(jié)構(gòu)自重較輕，能以較小的建筑高度跨越其他任何橋型無法比擬的特大跨度。
4.組合體系
組合體系橋是指承重結(jié)構(gòu)采用兩種基本結(jié)構(gòu)體系，或一種基本體系與某些構(gòu)件(塔，柱，索等)組合在一起的橋。代表性的組合體系有以下幾種。
(1)剛架橋
剛架橋是梁與立柱(墩柱、豎墻)剛性連接的結(jié)構(gòu)體系。剛架橋的特點(diǎn)是在豎向荷載作用下，柱腳處不僅產(chǎn)生豎向反力，同時(shí)產(chǎn)生水平反力，使其基礎(chǔ)承受較大推力。結(jié)構(gòu)中梁和柱的截面均作用有彎矩，剪力和軸力。由于梁和柱結(jié)點(diǎn)為剛結(jié)，梁端部承受負(fù)彎矩，使梁跨中彎矩減小，跨中截面尺寸也可相應(yīng)減小;與一般墩臺不同，剛架橋的支柱(墩臺)不僅承受壓力，還承受較大彎矩，通常采用較小的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。由于剛架橋的上述特點(diǎn)，在城市中當(dāng)遇到線路立體交叉或需要跨越通航江河時(shí)，常采用這種橋型以降低線路標(biāo)高，減少路堤土方量。當(dāng)橋面標(biāo)高已確定時(shí)，能增加橋下凈空。
T型剛構(gòu)是目前修建較大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的常用橋型之一，與其他剛架橋的受力特點(diǎn)不同，它屬于無推力結(jié)構(gòu)。它是由單獨(dú)立柱與主梁連接成整體，形成T形，各T形剛架之間以剪力鉸或掛梁相連，在豎向荷載作用下，無水平力產(chǎn)生。T形剛架橋的懸臂部分主要承受負(fù)彎矩，預(yù)應(yīng)力筋通常布置在橋面，與懸臂施工方法實(shí)現(xiàn)高度協(xié)調(diào)一致。T形剛架橋的懸臂一般為對稱布置，使支柱僅在活載作用時(shí)才有彎矩作用。
(2)梁、拱組合體系
所示為一種梁和拱的組合體系，此時(shí)梁和拱都是主要承重結(jié)構(gòu)兩者相互配合共同受力。由于吊桿將梁向上(與荷載作用方向相反)吊住，著就顯著減小了梁中彎矩;同時(shí)由于拱和梁連接在一起，拱的水平推力就傳給梁承受，這樣梁除了受彎矩以外尚且受拉。這種組合體系橋能跨越較一般簡支梁橋更大的跨度，而墩臺沒有推力，因此，對地基的要求就與一般簡支梁橋一樣。拱置于梁的下方，通過立柱對梁起輔助支承作用的組合體系橋。
(3)斜拉橋
斜拉橋是典型的懸索結(jié)構(gòu)和梁式結(jié)構(gòu)組合的結(jié)構(gòu)體系。這一結(jié)構(gòu)體系由主梁，纜索和塔架組成，充分利用了懸索結(jié)構(gòu)和梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其組合相當(dāng)合理。在結(jié)構(gòu)體系中，梁結(jié)構(gòu)直接承受橋面外荷載引起的彎矩和剪力，橋塔兩側(cè)的斜拉索張緊后為梁結(jié)構(gòu)提供彈性支承，同時(shí)承受由荷載引起的拉力，其拉力的豎向分量通過橋塔傳至基礎(chǔ)和地基;斜拉索中荷載引起拉力的水平分量，使橋結(jié)構(gòu)承受軸向壓力，相當(dāng)于對梁結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力。此外，通過調(diào)整斜拉索間距可改變彈性支承的間距，使梁內(nèi)力分布更加均勻合理，因而減小了主梁的建筑高度，提高了跨越能力。與懸索橋相比，斜拉橋的斜拉索直接作用于主梁結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)體系的抗彎、抗扭的剛度大大增強(qiáng)，抗風(fēng)穩(wěn)定性也明顯改善。由于斜拉索的拉力的水平分量由梁結(jié)構(gòu)承擔(dān)，因而也不再需要巨大的錨錠結(jié)構(gòu)。
4、交通工程設(shè)施
交通工程設(shè)施是針對高等級公路行車速度快、通過能力大、交通事故少、服務(wù)水平高的特點(diǎn)而設(shè)置的，它包括交通安全設(shè)施、服務(wù)設(shè)施和管理設(shè)施三種。
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