同济大学土木工程认识实习报告.doc

同济大学土木工程认识实习报告 专业：土木工程 年级：2013级 班级：14班 姓名：林德慧 学号：1351164 日期：2014/07/13目录1、 认识实习日程安排-P3二、认识实习过程中对专业的认识-P33、 认识实习过程中所学基础知识-P5四、土木工程师应有的专业理念与品质-P11 五、未来职业策划与个人素养培养策划-P121、 认识实习日程安排实习日期实习时间实习内容7月7日9：00-10：30129礼堂进行认识实习动员13：00-16：30参观虹源盛世国际文化城A、B区地下工程7月8日10：00-11：30土木楼A101 参加认识实习概论课程培训13：00-16：30参观建筑城规学院C楼，北楼，图书馆，大礼堂，工结所实验室，三联拱以及西苑餐厅7月9日8：00-10：45参观建筑城规学院B楼，羽毛球馆13：00-15：45参观游泳馆，土木楼和综合楼7月10日8：00-13：00参观洋山港14：00-17：00参观南浦大桥7月11日8：30-11：30参观嘉定校区轨道交通试验线、观看高速铁路录像13：00-16：00参观沪杭高速2、 认识实习过程中对专业的认识 在这次认识实习中，我了解到有关建筑工程、地下工程、道路工程、桥梁工程、港口工程、地质工程与轨道交通工程的基本知识，对这些专业方向有了更进一步与感性上的认识。建筑工程，其主要研究对象是各类房屋建筑。土木工程中的建筑工程关注的主要不是外观，而是其结构骨架。建筑学中的建筑工程指的则是房屋的外观设计。土木工程中的建筑工程正如人的骨架一样，支撑起房屋建筑。结构的合理设计在整个建筑工程中起着举重若轻的作用。结构设计应当尽可能地满足安全性与经济性的最大化，然而出于建筑设计的需要，房屋结构设计中常出现无法满足普通形式上的结构最优，此时则需要建筑工程师们的创造力。在这次认识实习中，校园内的建筑就有很多结构上的创新。在满足建筑设计的同时也能尽可能地达到经济与安全的统一。除去设计外，在建筑工程中，还有施工这一挑战。设计总是理论上的分析，在实际工程中，如何搭建构筑某一个结构，这需要在施工上的技术。施工技术一是来自于经验，这与广大的劳动工人是分不开的；另外还来自于工程师们在长期工作中培养的施工技能素质以及创新力。出于机械，自然条件，资金等限制，在施工中总难免出现难题，这则需要工人与工程师相互合作，共同解决问题。综上，建筑工程研究的主要包括根据建筑设计勾画出对房屋的结构设计，以及在施工现场的施工措施计划，后期检测与维护等方面。地下工程，其主要研究对象是地表以下的结构，如地下室，地下步行街，地铁，地下广场，地下停车场，矿井，隧道等等。地下工程研究的同建筑工程基本类似，亦是设计与施工，维护等方面。道路工程，其主要研究对象是陆地交通运输系统本身，如城市道路，公路，矿路等等。道路工程研究的主要是设计、规划、施工、养护等方面。桥梁工程，研究对象就是桥梁。桥梁不仅包括水面上的桥梁，随着时代发展，还出现了铁路桥、公路桥、立交桥等。桥梁工程研究的主要是勘测、设计、施工、养护方面，为了研究以上方面，桥梁工程必须研究清楚水平风力对桥梁的影响，水文条件对桥墩的影响等问题。港口工程，其研究对象即是水陆联运设备，船舶进出与停泊的港口。土木工程中的港口工程主要关注于港口的建设与维护上，与交通运输工程中的港口工程不同，后者关注在港口的运营和管理上。土木工程中的港口工程负责建筑港口陆域，清除堆积淤泥以及避免堆积，解决船舶停靠时作用力。地质工程，其研究对象包括一切土木工程中的土壤地质。土木工程就是研究“土”的工程。土质，地基的质量与性能从根本上影响着一切建筑物结构物的安全性，因此地质工程事实上是非常重要的学科。地质工程主要研究某地域内地质特性，为其他工程顺利进行提供必要的基础信息。轨道交通工程，其研究对象是一切交通载体，如铁轨火车，高铁列车，磁悬浮的铁轨铺设等。土木工程中的轨道交通工程事实上与很多其他学科相关联，如交通运输工程等。土木工程中的轨道交通工程较为关注受动静荷载时交通运载体的安全性能问题，需要与其他专业知识相结合分析其实际情况，以保证安全。3、 认识实习过程所学习的基础知识1） 建筑工程中的基础结构1. 混凝土结构 混凝土结构指的是以混凝土为主制作的结构。混凝土作为土木工程材料具有以下几个优点：具有水硬性，保证了在潮湿环境下仍能发展强度；具有可塑性，可浇筑成任意形式，且使结构可以混为整体；耐火性与耐久性良好，能承受较大压力；价格低廉，生产方便，而且可以实现工厂批量化模具生产。但是混凝土结构也有其自身的缺陷，关键是混凝土结构不是受拉构件，其抗拉能力极差。 具有以上优点，混凝土结构大量地使用在实际工程中，如参观的校园内建筑城轨学院C楼就是混凝土结构。C楼墙体为清水混凝土剪力墙，由于不在外层涂料，生产墙体时均是现浇，因此对施工要求较高，且容易留有大量空洞，后浇带痕迹明显。2. 钢结构 钢结构指的是以钢材为主制作的结构。钢材最明显的优点即是其抗拉能力极好。因此钢材经常应用在受拉部位，如南浦大桥等斜拉桥中的拉索就是钢索，张弦梁结构中受拉杆件一般为钢拉杆。同样，钢材也有其自身固有缺陷，钢材耐腐蚀性与耐火性较差，若不做保护措施难以长时间维持支撑能力。因此在钢结构中一定要采取防腐蚀防火措施。钢结构防火涂料一般分为厚型与薄型。厚型钢结构防火涂料一般能抗燃达到3小时左右，薄型则可以抗燃达到1.5小时左右。土木大楼校园内的土木大楼正是钢结构。土木大楼防腐防火的措施有两种，一种是通过涂抹防火防腐涂料，第二种是在钢索外套上不锈钢套管，以防止受力钢索腐蚀，如连廊五楼处的铁拉索就是采取这种防腐措施。以七楼连廊外侧钢管桁架为例分析，圆杆杆件具有各向同性，空心管在具有较小的自重的同时还能提供较大的弯曲刚度和抗拉刚度，能满足各种不同建筑形式要求。圆杆件用于钢结构上，既能较好地抗弯，也能抗拉，性能优良，用量经济。钢管桁架在连接时主要解决相贯线相连的问题，现在可以采用数字化切割电脑控制的手段实现。3. 砌体结构 用砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构成为砌体结构。通常，砌体建筑不宜过高，这是由于其抗弯抗拉性能较差，也不能建筑空间过大的建筑。因此砌体结构一般用于民用办公建筑中。砖墙一般按照所处位置不同厚度不同，底层基础承重墙较厚，因此隔热性能也良好。南北楼 我校内南北楼均为砖混结构。外墙也为清水砖墙，因此对砖的质量要求很高，在堆砌前对砖打磨至平面光滑，对施工要求也颇高。4.框架结构 框架结构即是竖直荷载由竖直主题承载，水平风力与地震力由水平梁承载的结构。这种结构多用于多层建筑而不是高层建筑，因为高层建筑受水平力影响明显，使用剪力墙效益更高。框架结构的优点在于空间布置灵活，墙体一般不是承重墙，可拆除与搭建，若要承受水平作用时，一般把剪力墙布置于楼梯，电梯处。土木大楼事实上也是一种钢框架结构。在我校内，还有西苑餐厅属于钢筋混凝土框架结构。5.排架结构 排架结构一般由屋盖系统，梁柱系统，基础支撑系统组成，是单层厂房结构的基本形式。牛腿柱 竖直方向上的吊车荷载加在两侧柱体上，此时柱体并不是普通的矩形截面，而是局部突出一小部分，称之为牛腿柱。 排架在自身竖直平面内承载力和刚度都较大，但为了进一步提高水平方向上的承载能力，通常采取以下几个措施：两支撑柱间添加斜支撑，使水平力能通过斜支撑传递到地面基础；山墙上设置抗风柱：山墙不承担屋面或者吊车荷载，主要承担风荷载，为抵抗风载，又不使墙体过厚，因此在山墙上加壁柱屋盖铰接，壁柱称为抗风柱。山墙抗风柱 屋盖系统一般采用桁架作为屋盖支撑，桁架可以是空心也可以是实心的。6. 空腹桁架结构空心桁架屋面 图书馆新建的南北两高层建筑应用了预应力空腹桁架结构。为了不影响下部旧图书馆不受影响，同时应对7.15米的楼面悬挑，保证楼面的正常使用的难题，选择使用了预应力空腹桁架结构。右图为预应力空腹桁架结构图式。在上楼面处有钢索拉着，保证其强度足够。此外，两个筒状电梯楼作为悬挑支撑构件，其主要核心受力构件是当中的核心筒。核心筒与外围框架形成一个外框内筒的结构，以钢筋混凝土浇筑。其优点有充分利用结构受力，又有较好的抗震性，且尽可能争取到更多的使用空间，合理地设置窗户以达到最大采光度，室内明亮，视线良好，而且内部交通便捷。空腹桁架受力图7. 张弦梁结构 张弦梁结构即是由刚性结构上弦，柔性拉索，中间连以撑杆形成的混合结构体系。若不应用张弦梁结构，则由本来的刚性结构梁承受弯矩与拉力，梁上部受压力，下部受拉力，截面抗弯刚度较小，弯曲正应力较大，因此能够承受的弯矩较小。一旦刚性结构上弦与拉索用撑杆连接后，相当于形成一巨大梁，刚性结构梁的完全变为受弯构件，其拉力等效于传递给了拉索。由于刚拉索抗拉能力极强，钢索的拉应力可达到1500MPa，比刚性结构梁大得多，因此大大地提高了可承受弯矩。游泳馆张弦梁 我校内的游泳馆，羽毛球场馆内均有使用张弦梁结构。游泳馆属于屋盖结构，屋盖由起拱度不大，叶片状的柱面网壳结构组成，分为可开合式部分和不可开合式部分。可开启部分横梁与两斜杆组成正三角形构件，且两侧有桁架结构支撑；不可开启部分采用张弦梁结构。羽毛球馆是砖混与木结构的结合，其最大特色在于大量运用木桁架实现大空间与大跨度。在主木桁架两侧采用了张弦梁结构来抵挡水平方向作用力。羽毛球馆张弦梁 游泳馆张弦梁8. 网壳结构和拱形结构三联拱 网壳结构是一种以杆件为基础的空间杆系结构。网壳既有杆件结构特点，又有拱形结构特性，受力合理，能够实现较大跨度。拱形结构需要解决的问题主要是水平推力的平衡。对于拱形结构而言，一般可以有以下几种解决方法：依靠两端刚性基础（柱体或山体）以平衡水平推力，如游泳馆中的斜拱式可开启部分即是依靠两端刚性构件限制水平变形；依靠一横拉杆连接拱形结构两端，以此内部平衡水平推力，如大礼堂和三联拱。大礼堂是联方网壳结构，亦有拱形结构。大礼堂通过地底下的拉杆形成相近于三角形构件，既能平衡水平推力，又能提高稳定性能，在三联拱中采用一细拉索连接拱形两端来平衡水平推力。9.网架结构大礼堂 网架结构即是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接而成的空间结构。由于网架结构是由节点铰接连接而成，因此构件不能承受弯矩，网架一般至少要有两层。网架结构的优点在于尺寸小，便于工厂统一化生产，生产成本降低，但对现场安装要求高，若某一处搭接不慎，就可能会导致后部杆件无法连接，亦不可强行安装导致有预荷载。 建筑城规学院B楼钟庭里就采用了网架结构。杆件搭建成正四面椎状，共两层，外层包裹有PVC膜材料抵抗自然侵蚀。二）地下工程中的基本施工方法1.明挖法B楼网架结构格构柱格构柱明挖法指的是从地表开挖基坑，基坑修筑完成后从最底层开始向上建造回填的地下建筑工程的施工办法。一般而言地下楼层的施工顺序是：钻土打桩，挖出承重柱体的基坑；搭建由内钢支撑组成的维护体系；由地表层开始向下开挖，形成水平支撑；在水平支撑间架立格构柱，待这一层构造能够维持结构80%以上强度，继续开挖下一层；以此类推，直至开挖至最底层；开挖完成后，从最底层开始向上浇筑混凝土形成楼面，待楼面硬化达到一定强度后拆除格构柱，再以此类推向上完成浇筑。 在认识实习中，我们所参观的虹源盛世国际文化城采用的开挖方式即是明挖法。明挖法的优点在于施工方便，快捷而且经济安全，但是缺点是对周围环境的影响较大。明挖法一般用于工地四周较为开阔，不会影响其他居民正常工作生活的工程当中。1. 暗挖法暗挖法与明挖法最大的区别在于开挖后，挖至最底层后，暗挖法优先浇筑地表层而不是最底层。地表层浇筑完成后，在地下封闭区域内再浇筑底面。暗挖法对外界影响较小，对施工要求较高，多用于工期较为紧迫的工程中，以尽量减少对周围环境的影响。2） 轨道交通工程中的基本知识列车轨道由钢轨，轨枕，联结零件，道岔，道床和路基，防爬设备等组成。列车荷载首先作用于钢轨上，依次传递到轨枕，道床，路基上。扣件类型钢轨的作用在于支持并引导列车前行，承受荷载并传递。钢轨与车轮是点接触以减少阻力，一般使用43kg/m的钢轨，动车高铁使用60kg/m。轨枕作用在于承受荷载并将这些力分布到道床上，并有效保持轨道的规矩，方向和位置。轨枕的标准间距为1.435m。早期轨枕采用木材料，事前将木枕浸泡于有毒液体中以防腐蚀。现代一般采用混凝土轨枕。联结零件用于连接和固定。扣件中包括有很多种类。道岔是把两股或两股以上的轨道在平面上进行相互连接或交叉的设备。过往道岔由人工控制，现在一般采用电子控制。道床的作用是把轨枕传来的力均匀地传布到路基上，固定轨枕位置，保持轨道的稳定性等。3） 港口工程中的基本知识港口是为船舶提供安全进出，停泊和进行装卸作业的场所，也是水陆运输的枢纽。港口的组成一般包括水域，码头及其他水工建筑物和陆域设施。认识实习中参观的洋山深水港是以其集装箱船码头闻名。现今集装箱船已经发展到第六代。集装箱船壳分为部分集装箱船，全集装箱船和可变换集装箱船三种。部分集装箱穿是以船的中央部位作为集装箱专用舱位，其他舱位仍装普通杂货。同理可理解其他集装箱船形式。六代集装箱船各自特点代数出现时间特点一20世纪60年代装载量达到700-1000TEU，船速为23节二20世纪70年代装载量达到1800-2000TEU，船速为26-27节三1973年石油危机后装载量达到3000TEU，船速为20-22节，属于高效节能型四20世纪80年代后期装载量达到4400TEU，船舶重量减轻25%，燃料费减低，船员人数减少，更为经济五以德国集装箱船APLC-10型出现为标志装载量达到4800TEU六1996年以来8000TEU，未来可能达到10000TEU（以Rehina Maersk号集装箱船出现为标志）洋山港在建造时有三大技术突破：提高吹填工程中吹出海砂的承载力，采用了压力板把水分挤出的办法，除此之外还在吹填土中加入适量的粉煤灰，利用粉煤灰的透水性强的特点来对吹填土进行加固；采用人字型斜桩支撑陆域，以防止陆域滑坡；通过仿真模型试验，优化码头岸线方位角和平面形态布置。4） 桥梁工程中的基本知识斜拉桥是指由一条或多条主塔和钢缆组成来支撑桥面的桥梁，其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻结构重量，节省材料。斜拉桥由索塔，主梁，斜拉索组成。一般来说，斜拉桥跨径为300m-1000m是合理的。超过1000m时，斜拉桥将面临桥塔过高，斜索过长等一系列技术问题。且由于水平角度过小，拉索水平分力变大，可能产生局部压垮现象，因此超过1000m不适合采用斜拉桥。同时，斜拉桥有其自身缺陷，由于它是多次超静定结构，设计计算复杂，索与梁连接构造比较复杂，施工中高空作业较多，对技术要求严格。主桥面上拉索一般按照扇形分布，在塔柱位置各拉索间距基本相等，离塔柱越远，拉索间距越大。这是为了尽可能地增大拉索拉力的竖直分量，降低水平分量，尽可能采用更少的钢锁支撑塔柱，主梁的自重。理论上说，所有拉索铆接于同一点的效果最好，但这对技术要求过高，因此一般不会采用。若各拉索完全平行则会增大水平分量，是最不理想的情况。在斜拉桥中还会采取漂浮体系来减震。漂浮体系的特征是：塔和桥墩固结，梁在塔处不设支座，而往往设竖直拉索，边墩上仅设置纵向滑动支座，斜拉索在竖直平面内布置成扇形或者辐射形而不是竖琴形。在地震时，斜拉桥可以纵向摆动，避免结构共振，达到抗震消能的效果。这种结构还能减小混凝土徐变的影响，减少梁在塔处的玩具。但在悬臂施工时要将塔柱临时固结，待合拢后去除，作体系转换。在认识实习中的南浦大桥正是采用了这一种结构。除此之外，南浦大桥还采用了叠合梁结构，采用混凝土和钢材的结合结构，充分利用了两种材料的特性，增强了抗弯抗压性能。引桥即是把车辆引导到主桥上的一段路。通常，桥越高，引桥越长。南浦大桥的引桥也具有特色。浦西段引桥设计成两个复曲线螺旋状，如盘山公路，保证坡度不大，对通行车辆影响不大，而且能够有效减少占地面积，连通各区道路；浦东段引桥采用复曲线长圆形与浦东南路相连并直通杨高路。5） 道路工程中的基本知识道路一般分为两大类，城市道路与公路。城市道路即是城镇内道路，公路是城镇外道路。城市道路分为快速路，主干路，次干路和支路。公路分为高速公路，一级公路，二级公路，三级公路和四级公路。等级划分一般根据线型走向，允许行驶速度等。路面分为高级，次高级，中级和低级路面。其中高级路面一般有两类：沥青混凝土路面（黑色路面）和水泥混凝土路面（白色路面）。沥青路面较为平整，舒适度较高，便于维修，维修完成后，一旦沥青温度低于50即可通路；水泥路面平整性相对差，但因其有较大阻力便于刹车和启动，在收费广场一般采用水泥路面，水泥路面维修不便，不能马上开放，白色路面容易引起反光与视线疲劳。城市道路与公路的主要区别在于：设计理念不同；排水方式不同；路面高度不同，城市道路由于受两侧房屋限制不可高于房屋，公路路面不受房屋限制。路面结构分为三层：面层，基层和低基层。面层再分为上中下三层。最佳层厚为粗骨料最大粒径的3-4倍，因此上层一般为40mm，中层为60mm，下层为80mm。基层厚度一般为400-500mm。但混凝土厚度过大时容易疏松，因此施工时一般分为两层。最佳的施工厚度为150mm。底基层按照经验值一般是150mm。路面总厚度为700-800mm。对沥青路面而言，水与温度对其性能影响最大。沥青路面可分为悬浮密实结构，骨架密实结构和骨架空隙结构。a悬浮密实结构；b骨架空隙结构；c骨架密实结构名称组成成分特点性能特点应用悬浮密实结构细集料数量较多，粗集料以悬浮状态位于细集料之间密实度高，稳定性较差对干燥地区的高等级公路，采用这种结构做表层骨架密实结构三多一少：粗集料70-80%，沥青6%，矿粉10%，细集料较少密实度、强度和稳定性都很高用得比较少，处于研究阶段骨架空隙结构粗骨料所占比例大，细骨料很少。粗骨料可互相嵌锁形成骨架，嵌挤能力强；但细骨料过少不易填充粗骨料之间形成的较大的空隙。沥青混合料受沥青材料的变化影响较小，稳定性较好采用这种形式的沥青混合料时，沥青面层下必须做下封层4、 土木工程师应有的专业理念与品质在这次认识实习中，我与本校的土木工程老师接触，也与校外土木工程师接触，在大量的影像资料中也看到了土木工程师的风采，从中我总结了许多作为一个土木工程师应有的专业理念与品质。1. 注重细节，要有严谨的品质在认识实习概论中，老师提及到作为一个土木工程师，首先要保证建造的房屋不会倒塌，结构设计与施工中每一个细小的细节都可能影响到整个工程的质量，因此作为土木人一定要有注重细节，严谨求实的作风。例如在斜拉桥的设计中，钢锁在实际受力时并不是一条平直直线，而是具有一定挠度的曲线，在结构设计中一定要把弯曲考虑进去。又如在玻璃幕墙受力分析时，一定要注意玻璃自重是由下部支座承受还是由上部构件的拉力承受，因为这两种结构受力分析截然不同，倘若采取与实际情况不符的方式计算，可能计算出过高的许可力，从而危害到结构体系。2. 安全利益大于经济利益参观嘉定校区磁悬浮试验线时，老师告诉我们磁悬浮动车由于还未完全确定其对外界环境的影响因此还没有大范围推广使用，这体现出作为土木人应该有更关注安全性的品质。过去，我们强调更多的可能是经济利益