关于土木工程的新理解

关于土木工程的新了解 土木工程概论报告 经过近四周的土木工程概论的学习，为我打开了一扇大门，让我初步的了解了土 木工程是一门怎样的学科。以下便是我对土木工程的新了解。 第一对“土木工程”概念的认识，和以前的个人认识不同。土木工程不仅仅只是修 桥修路建房子，原来土 木 工 程 是 建 造 各 类 工 程 设 施 的 科 学 技 术 的 统 称 它 既 指 所 应 用 的 材 料 、 设 备 和 所 进 行 的 勘 测 、 设 计 、 施 工 、 保 养 维 修 等 技 术 活 动 ； 也 指 工 程 建 设 的 对 象 ， 即 建 造 在 地 上 或 地 下 、 陆 上 或 水 中 ， 直 接 或 间 接 为 人 类 生 活 、 生 产 、 军 事 、 科 研 服 务 的 各 种 工 程 设 施 ， 例 如 房 屋 、 道 路 、 铁 路 、 运 输 管 道 、 隧 道 、 桥 梁 、 运 河 、 堤 坝 、 港 口 、 电 站 、 飞 机 场 、 海 洋 平 台 、 给 水 和 排 水 以 及 防 护 工 程 等 。 而 且 土 木 工 程 也 不 只 单 单 建 造 ， 它 还 包 括 对 建 筑 的 维 护 及 保 养 。 它是一项传统的工程。古老得不知该从何处去 找寻它的渊源，大概从人类诞生的那一天起，它就开始陪伴人类走过蒙昧，走向文明，而 它也就是在人类的进货中被完善，被发展。从最初的洞穴到秦砖汉瓦，到气派的皇宫，再 到现代的高楼大厦，历史记载着它的成长，而历史也正因为记载了它的成长而更加精彩。 国外神秘的埃及金字塔，古老的帕特农神庙，雄伟的古罗巴斗兽场，庄严的圣索菲亚大教 堂，奇怪的比萨斜塔国内千年赵州桥，京杭大运河，四川都江堰，咸阳交通网，应县古木 塔，还有旷古绝今的万里长城。古老的土木工程，是劳动人民智慧的结晶，是极其宝贵的 文化遗产，更是难得一见的艺术珍品，它造福前人，泽被后世，对推动历史的发展与人类 的进步，立下了赫赫大功。 它是一个年轻的事业。它的体内蕴藏着青春的活力，它的体外散发着蓬勃的朝气。它 古老但并不衰老，新兴的科技给它注入了新鲜的血液，使它有了更迅猛的发展速度，更广 阔的发展空间，更巨大的发展潜力。艾菲尔铁塔，帝国大厦，世贸双塔，上海环球金融中 心世界第一高频频易位；多伦多天穹，格林威治千禧顶，浦东国际机场，大分体育场世界 第一跨不断刷新；金门大桥，江阳长江大桥，青马大桥，明石海峡大枯世界第一桥桂冠更 替；挪威山岭隧道，瑞士圣哥隧道，德意开尔其隧道，中国大瑶山隧道世界第一长风水轮 转。如果说这仅仅是工程设施的大型化和施工空间的拓展，那么信息化的施工，智能化的 建筑和交通，分析的防真系统总归算得上是土木发展史上绝无仅有的革新。总之，科学技 术作为土木工程的强大后盾，推动了土木的发展；而土木工程作为科学技术的广阔战场， 又促进了科技的进步。新材料、新结构、新施工方法和管理理念无一不给土木的腾飞插上 理想的翅膀，而计算机的参与设计、分析、施工更使腾飞的土木如虎添翼。 第二对土木工程的历史发展的了解。土木工程的发展并不是一蹴而就的，它是经过 了漫长的岁月和人类的无止的探索而来。纵观土木工程的发展史，土木工程发展大概可分 为三个阶段：砖瓦的出现使得古代的土木工程发生了第一次飞跃；十九世纪中叶，钢材和 钢筋混凝土在建筑营造中的应用则使近代的土木工程发生了革命性的变化，实现了第二次 飞跃；至二十世纪中叶，预应力混凝土的发明和广泛使用则是土木工程的第三次飞跃，标 志着现代土木工程的开始。 从人类第一次拿起工具改造土地、营造房屋开始，到公元 17 世纪中叶生铁成为一种 新型的建筑材料，这一时期被看作是土木工程的古代时期。 这一时期的土木工程虽然有 所发展，但还没有形成一个完整的科学体系。建筑材料以天然材料和砖瓦为主；木结构、 砖石结构是主要的结构体系。公元前 11前 3 世纪砖瓦的出现又成为了古代土木工程形成 2 期和成熟期的分水岭。 形成期（公元前 11前 3 世纪） 这一时期工程材料以天然材料为主，建成了许多著名的建筑。 在中国，相传公元前 21 世纪的大禹治水，可能是人类历史上最早的水利工程。公元前 5 世纪成书的考工记则是最早的一本有关土木工程的著作。公元前 5前 4 世纪，西门 豹所主持修建的引漳灌邺工程是中国最早的多首制灌溉工程。公元前 3 世纪中叶李冰父子 在四川灌县修建的都江堰是世界上最早的综合性大型水利工程。公元前 7前 3 世纪，修 筑了著名的长城（世界七大奇迹之一） 。 与此同时，埃及在公元前 27前 26 世纪就修建了世界上最大的帝王陵墓群吉萨金字 塔群，其中有著名的胡夫金字塔（世界七大奇迹之一） 。公元前 16前 4 世纪，又建成了 位于底比利斯的凯尔奈克神庙。希腊在公元前 7 世纪也已建成了由石料营造的神庙。公元 前 5 世纪，著名的雅典卫城建成，其中的巴台农神庙（世界七大奇迹之一）是古希腊建筑 的典范。印度在公元前 20 世纪就已建成了城市规划完整的摩伯朱达罗城。 发达期（公元前 11前 3 世纪17 世纪中叶） 这一时期随着砖瓦的出现，土木工程有了蓬勃的发展。知识化的建筑师、工程师已经出现， 图纸的绘制，系统的计算方法都已出现。 在中国，木结构有了很大发展。山西五台山的南禅寺（8 世纪）和佛光寺大殿（9 世纪） 都是现存的完整的木结构建筑。2 世纪建成的徐州浮屠寺塔是典型的楼阁式木塔。11 世纪 在山西应县建造的佛宫寺释迦塔，高 67.3m，是现存最高的木结构之一。1 世纪时，砖石 结构开始发展。6 世纪时建成的河南登封县嵩岳寺塔是中国现存最早的密檐砖塔。 木经 （宋喻皓） ， 营造法式 （李诫）等理论著作也相继出现。 在西欧，公元前 2 世纪，出现了被称为罗马水泥的天然混凝土，古罗马也出现了券拱结构。 公元前 1 世纪，十字拱和穹顶在建筑中广泛使用。公元 2 世纪，发券已经开始使用，其代 表建筑万神庙（120124 年）的直径达 43.43m，是古代最大的圆顶庙。这一时期的建 筑十书 （维特鲁威，公元前 1 世纪）奠定了欧洲土木建筑科学的体系。指示剂至中世纪 时，拜占廷建筑开始兴起，其代表为圣伯菲亚教堂（532537 年） ，而此时的意大利仍保 持着罗马的建筑风格，比萨大教堂是其代表。西欧其他国家则以法国为中心，推崇哥特式 教堂建筑，其中以巴黎圣母院（11631271）最具代表性。1516 世纪，欧洲文艺复兴运 动兴起。当时建成的佛罗伦萨教堂穹顶为世界最大的，它标志着文复兴艺建筑的开始。罗 马建成的圣彼得大教堂（15061526）集中了 16 世纪意大利建筑、结构和施工的最高成 就。LB阿尔贝蒂尼所著的论建筑 （1455）则是意大利文艺复兴时期最重要的理论 著作。 近代土木工程的发展 这一时期的建筑材料已由过去的木、石、砖瓦发展为铁、钢、混凝土、钢筋混凝土、早期 预应力混凝土。建筑理论也因材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理 论的逐步形成而充实起来。随着新工艺新机械的出现，施工技术的不断改进，土木工程的 施工规模越来越大，施工速度明显加快。 这一时期的典型代表建筑巴黎铁塔（1889,300 m,法） 、帝国大厦（1931,378m,美）都达到 了人类建筑史的顶峰；与此同时魁北可悬索桥（1918,548.6m,加拿大） 、金门悬索桥 （1937,1280m,美） 、悉尼港桥（1932,503m,澳大利亚）等一系列现代大桥的建成标志着桥 梁建设的水平发生了巨大的飞跃。 现代土木工程的特点 适应各类工程建设高速发展的要求，人们需建造大规模，大跨度，高耸，轻型，大型，精 密设备的现代化的建筑物，既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益，这就向土木工 3 程提出新的课题，并推动了土木工程这门学科的发展。 建筑材料：“高强轻质”的铅、镁合金，玻璃纤维，合成材料等广泛使用；不断提高钢材， 混凝土的强度和耐久性。 工程地质与地基：现在已经广泛实行现场钻探取材，室内分析实验，混凝土搅拌输送车， 输送泵等相结合的一套现场机械化施工工艺，使现场浇灌混凝土方法获得了新生命。由于 采用了现代化的盾构，隧道施工加快，精度也提高。土石方工程中广泛采用定向爆破，解 决大量土石方的施工问题。 理论研究精密化：一些新理论和方法，如计算力学、结构动力学、动态规划法、网络理论、 随机过程论、滤波理论学的成果，随着计算机的普及而渗进了土木工程领域。结构动力学 已发展完备，荷载不再是静止的和确定性的，而是被作为随时间变化的随即过程来处理。 静态的、确定的、线性的、单个的分析，逐步被动态的、随机的、非线性的、系统与整体 的分析所代替。电子计算机技术的应用使高次超静定方程的分析成为可能。大跨度建筑的 形成层出不穷，薄壳、悬索、网架和充气结构覆盖大片面积，满足各种大型社会公共活动 的需要。从材料特性，结构分析，结构受力计算到极限状态理论，土木工程的各个分支中 都得到充分发展。 正是这些巨大的飞跃在二十世纪中后期有出现了一大批代表性工程，如马来西亚石油大厦 （450m,1996） 、美国西尔斯大厦（435m,1974） 、日本明石跨海大桥（1991m,1998） 、英吉 利海峡隧道等，它们代表了当今土木工程技术最高水平。 第三对大土木工程下面的子工程的了解。土木工程包括道 路 工 程 、 机 场 工 程 、 桥 梁 工 程 、 隧 道 及 地 下 工 程 、 特 种 工 程 结 构 、 港 口 工 程 等 等 ， 尤 其 对 桥 梁 工 程 有 了 较 深 刻 的 认 识 。 在 桥 梁 工 程 中 桥 梁 可 分 为 梁 式 桥 、 拱 桥 、 刚 架 桥 、 斜 拉 桥 、 悬 索 桥 、 组 合 体 系 桥 等 。 对 国 内 外 的 一 些 知 名 桥 梁 有 的 一 定 了 解 ， 香港青马大桥、旧金山金门大 桥、悉尼海湾大桥、日本明石海峡大桥及中国嘉陵江大桥、杭州湾大桥、杭州湾大桥等。 第四在土木工程中防灾的了解。对土木工程影响较大的灾害土要石：地震、台风、 火灾、地质灾害、爆炸与恐怖袭击引起的灾害。1940 年美国华盛顿州塔科马悬索桥建成后 仅 4 个月就发上风毁震惊了全世界 1906 年美国旧金山地震及大火，使人们体验了地震及 其引发的火灾对人类生存的影响，使地震工程初具萌芽，建筑防火引起了人类的高度重视。 1924 年日本关东大地震，使地震下程应运而生，如何在工程设计十考虑地震影响有了初步 的想法。1940 年美国华盛顿州塔科马悬索桥建成后仅 4 个月就发上风毁震惊了全世界，山 此揭开了桥梁风致振动的研究。人们很快发现除了塔科马桥之上，历史上至少还布 10 座 桥梁毁于强风。造成了人员的重大伤亡和大量房屋的倒塌，使中国人民认识到了提高建筑 物和上程设施抗震能力的重要性。1995 年口本阪神地震，对现代化的城巾造成了严重破坏 和重大的经济损失，使人类进一步认识到了提高城市综合防灾能力的极端重要性，由此萌 发了基于性能的抗震设计理念。1999 年中国台湾集集地震，使人类再一次认识到了地震发 牛的不确定性及工程质量(设计和施工)对于抗震防灾的重要性。2001 年美国世贸大厦的恐 怖袭击及火灾，使人类又一次看