土木工程學(xué)科前沿論文.pdf

土木工程發(fā)展前景土木工程發(fā)展前景 07 工程管理 張清 0704060365 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院土木 摘要摘要 目前我們的土木工程變?yōu)楹枚嗟南到y(tǒng)專業(yè) 系統(tǒng)專業(yè)的改進(jìn)和漸漸的單一 精確是我們適應(yīng)與世界發(fā)展的必要 可是依據(jù)現(xiàn)在的世界人口是我們是人才和技 術(shù)的競(jìng)爭(zhēng) 轉(zhuǎn)而想一下 要是 再過(guò)幾個(gè)世紀(jì)人口逐漸的減少 我們的專業(yè)是不 是還是很手歡迎呢 也許有人會(huì)說(shuō) 那個(gè)時(shí)候我們是要限量的口子制人口的 或是我們可以把我們的知識(shí)放在電腦里存放啊 美曰 時(shí)代的前進(jìn)和我們的命運(yùn) 是否由自己來(lái)安排 我們的土木工程專業(yè)有幾人可以認(rèn)的 是什么 有幾人可以 說(shuō)出是什么 關(guān)鍵詞 發(fā)展歷史 前景 新技術(shù) AbstractAbstract at present our system of civil engineering specialty to a lot of improvement and professional gradually to the single accurate is our world and the necessary but according to the development of the world s population is now our talents and technology is the competition to think about if again after centuries of population we are still very popular professional hand Maybe someone will say that we want to measure to control population cut Or we can put our knowledge on the computer Beauty advanced and our destiny is by himself to arrange Our civil engineering specialty several people can recognize what Some people can say what it is Keywords new technology development history prospects 土木工程發(fā)展歷史土木工程發(fā)展歷史 要了解土木工程的前景 我們先來(lái)看看土木工程的發(fā)展歷史 他已經(jīng)有悠遠(yuǎn) 的歷史了 總的來(lái)說(shuō)分為三個(gè)階段 人們?cè)谠缙谥荒芤揽磕嗤?木料及其它天然材料從事?tīng)I(yíng)造活動(dòng) 后來(lái)出現(xiàn)了 磚和瓦這種人工建筑材料 使人類第一次沖破了天然建筑材料的束縛 中國(guó)在公 元前十一世紀(jì) 的西周初期制造出瓦 最早的磚出現(xiàn)在公元前五世紀(jì)至公元前三 世紀(jì)戰(zhàn)國(guó)時(shí)的墓室中 磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學(xué)性能 可以就地取材 而又 易于加工制作 磚和瓦的出現(xiàn)使人們開(kāi)始廣泛地 大量地修建房屋和城防工程等 由此土木 工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展 直至 18 19 世紀(jì) 在長(zhǎng)達(dá)兩千多年時(shí)間里 磚和 瓦一直是土木工程的重要建筑材料 為人類文明作出了偉大的貢獻(xiàn) 甚至在目前 還被廣泛采用 鋼材的大量應(yīng)用是土木工程的第二次飛躍 十七世紀(jì) 70 年代開(kāi)始使用生 鐵 十九世紀(jì)初開(kāi)始使用熟鐵建造橋梁和房屋 這是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前奏 從十九世紀(jì)中葉開(kāi)始 冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高 延性好 質(zhì)量均勻的建筑鋼材 隨后又生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼絲 鋼索 于是適應(yīng)發(fā)展需要的 鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展 除應(yīng)用原有的梁 拱結(jié)構(gòu)外 新興的桁架 框架 網(wǎng)架結(jié) 構(gòu) 懸索結(jié)構(gòu)逐漸推廣 出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)形式百花爭(zhēng)艷的局面 建筑物跨徑從磚結(jié)構(gòu) 石結(jié)構(gòu) 木結(jié)構(gòu)的幾米 幾十米發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)的百米 幾百米 直到現(xiàn)代的千米以上 于是在大江 海峽上架起大橋 在地面上建造起 摩天大樓和高聳鐵塔 甚至在地面下鋪設(shè)鐵路 創(chuàng)造出前所未有的奇跡 為適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的需要 在牛 頓力學(xué)的基礎(chǔ)上 材料力學(xué) 結(jié)構(gòu)力 學(xué) 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等就應(yīng)運(yùn)而生 施工機(jī)械 施工技術(shù)和施工組織設(shè)計(jì)的理 論也隨之發(fā)展 土木工程從經(jīng)驗(yàn)上升成為科學(xué) 在工程實(shí)踐和基礎(chǔ)理論方面都面 貌一新 從而促成了土木工程更迅速的發(fā)展 十九世紀(jì) 20 年代 波特蘭水泥制成后 混凝土問(wèn)世了 混凝土骨料可以就 地取材 混凝土構(gòu)件易于成型 但混凝土的抗拉強(qiáng)度很小 用途受到限制 十 九世紀(jì)中葉以后 鋼鐵產(chǎn)量激增 隨之出現(xiàn)了鋼筋混凝土這種新型的復(fù)合建筑材 料 其中鋼筋承擔(dān)拉力 混凝土承擔(dān)壓力 發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn) 二十世紀(jì)初以 來(lái) 鋼筋混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域 從三十年代開(kāi)始 出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能 剛 度和承載能力 大大高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 因而用途更為廣闊 土木工程進(jìn)入了 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土占統(tǒng)治地位的歷史時(shí)期 混凝土的出現(xiàn)給建筑物帶來(lái) 了新的經(jīng)濟(jì) 美觀的工程結(jié)構(gòu)形式 使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)理論 這是土木工程的又一次飛躍發(fā) 展 土木工程的發(fā)展前景土木工程的發(fā)展前景 重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)興建 為了解決城市土地供求矛盾 城市建設(shè)將向高 深方向發(fā)展 例如高層建筑 如上海的環(huán)球金融大廈 高 460m 芝加哥 Mglin Beitler 大廈 地上 141 層 高 610m 在我國(guó)除了修建標(biāo)志性的大廈以外 還要大量修建商品住房 考慮 到我國(guó)人口基數(shù)巨大 加上城市化進(jìn)程加速 對(duì)住宅的需求壓力是很大的 這 也為今天的學(xué)生 明天的工程師們提供了廣泛的就業(yè)機(jī)會(huì)和施展才能的舞臺(tái) 目前高速公路 高速鐵路的建設(shè)仍呈發(fā)展趨勢(shì) 交通土建工程在 21 世紀(jì)將有 巨大的進(jìn)步 在中國(guó) 交通土建工程也有宏偉的規(guī)劃 航空港及海港和內(nèi)河航運(yùn)碼頭的建設(shè)也會(huì)在不久的將來(lái)取得巨大的進(jìn)步 土木工程將向太空 海洋 荒漠開(kāi)拓 地球上的海洋面積占整個(gè)地球表面積的 70 左右 現(xiàn)在陸地上土地太少 首 先想到的是可向海洋發(fā)展 向海洋開(kāi)拓近代已經(jīng)開(kāi)始 為了防止噪音對(duì)居民的影 響 也為了節(jié)約用地 許多機(jī)場(chǎng)已開(kāi)始填海造地 如中國(guó)澳門機(jī)場(chǎng) 日本關(guān)西國(guó) 際機(jī)場(chǎng)均修筑了海上的人工島 在島上建跑道和候機(jī)樓 香港大嶼山國(guó)際機(jī)場(chǎng)劈 山填海 荷蘭 Delf 圍海造城都是利用海面造福人類的宏大工程 現(xiàn)代海上采油 平臺(tái)體積巨大 在平臺(tái)上建有生活區(qū) 工人在平臺(tái)上一工作就是幾個(gè)月 如果將 平臺(tái)擴(kuò)大 建成海上城市是完全可能的 另外 從航空母艦和大型運(yùn)輸船的建造 得到啟發(fā) 人們已設(shè)想建立海上浮動(dòng)城市 海洋土木工程的興建 不僅可解決陸 地土地少的矛盾 同時(shí)也將對(duì)海底油氣資源及礦物的開(kāi)發(fā)提供立足之地 全世界陸地中約有 1 3 為沙漠或荒漠地區(qū) 千里荒沙 渺無(wú)人煙 目前還很 少開(kāi)發(fā) 沙漠難于利用主要是缺水 生態(tài)環(huán)境惡劣 日夜溫差太大 空氣干燥 太陽(yáng)輻射太強(qiáng) 不適于人類生存 近代許多國(guó)家已開(kāi)始沙漠改造工程 在我國(guó)西北部 利用興修水利 種植固沙 植物 改良土壤等方法 使一些沙漠變成了綠洲 但大規(guī)模改造沙漠 首先要解 決水的問(wèn)題 目前設(shè)想有以下幾種可能 首先在沙漠地下找水 如利比亞已發(fā) 現(xiàn)撒哈拉大沙漠下有豐富的地下水 現(xiàn)已部分開(kāi)始利用 從南極將巨大的冰山 拖人沙漠地區(qū) 如沙特阿拉伯曾進(jìn)行可行性研究 運(yùn)輸不成問(wèn)題 如何利用冰山 才符合成本要求仍有待解決 進(jìn)行海水淡化 海水淡化方法有多種 但成本均 居高不下 如果隨著技術(shù)進(jìn)步 成本降低 這是最有希望成為沙漠水源的 沙漠 的改造利用不僅增加了有效土地利用面積 同時(shí)還改善了全球生態(tài)環(huán)境 工程材料向輕質(zhì) 高強(qiáng) 多功能化發(fā)展 近百年以來(lái) 土木工程的結(jié)構(gòu)材料主要還是鋼材 混凝土 木材和磚石 21 世紀(jì)在工程材料方面希望有較大突破 1 傳統(tǒng)材料的改性 混凝土材料應(yīng)用很廣 且耐久性好 但其強(qiáng)度 比鋼材 低 韌性差 建造工程笨重而易開(kāi)裂 目前常用混凝土強(qiáng)度可達(dá) C50 C60 強(qiáng)度 為 50 60N mm2 特殊工程可達(dá) C80 C100 今后將會(huì)有 C400 的混凝土出現(xiàn) 而常用的混凝土可達(dá) C100 左右 為了改善韌性 加入微型纖維的混凝土 塑料 混合混凝土正在開(kāi)發(fā)應(yīng)用之中 對(duì)于鋼材 主要問(wèn)題是易銹蝕 不耐火 必須研 制生產(chǎn)耐銹蝕 甚至不銹 的鋼材 生產(chǎn)高效防火涂料用于鋼材及木材 2 化學(xué)合成材料的應(yīng)用 目前的化學(xué)合成材料主要用于門窗 管材 裝飾 材料 今后的發(fā)展是向大面積圍護(hù)材料及結(jié)構(gòu)骨架材料發(fā)展 一些化工制品具有 耐高溫 保溫隔聲 耐磨耐壓等優(yōu)良性能 用于制造隔板等非承重功能構(gòu)件很理 想 目前碳纖維以其輕質(zhì) 高強(qiáng) 耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而用于結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng) 在其成本降低 后可望用作混凝土的加筋材料 設(shè)計(jì)方法精確化 設(shè)計(jì)工作自動(dòng)化 在 19 世紀(jì)與 20 世紀(jì) 力學(xué)分析的基本原理和有關(guān)微分方程已經(jīng)建立 用之指 導(dǎo)土木工程設(shè)計(jì)也取得了巨大成功 但是由于土木工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和人類計(jì)算 能力的局限性 人們對(duì)工程的設(shè)計(jì)計(jì)算還比較粗糙 有一些還主要依靠經(jīng)驗(yàn) 數(shù) 值計(jì)算機(jī)的進(jìn)步使過(guò)去不能計(jì)算的帶有盲目性的估計(jì)可以變?yōu)檩^精確的分析 例 如 土木工程中的由各個(gè)桿件分析到整體分析 工程結(jié)構(gòu)的定型分析到按施工階 段的全過(guò)程仿真分析 工程結(jié)構(gòu)中在災(zāi)害載荷作用下的全過(guò)程非線性分析 與時(shí) 間有關(guān)的長(zhǎng)時(shí)間徐變分析和瞬間的沖擊分析等 信息和智能化技術(shù)全面引入土木工程 信息 計(jì)算機(jī) 智能化技術(shù)在工業(yè) 農(nóng)業(yè) 運(yùn)輸業(yè)和軍事工業(yè)等各行各業(yè)中得 到了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用 土木工程也不例外 將這些高新技術(shù)應(yīng)用于土木工程將 是今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的重要發(fā)展方向 現(xiàn)