第3章土木工程

1、3.1土木工程概述3.2土木工程類型3.3土木工程施工3.1土木工程概述3.1.1土木工程的概念3.1.2土木工程的發(fā)展3.1.2土木工程的發(fā)展1.古代土木工程2.近代土木工程3.現(xiàn)代土木工程1.古代土木工程(1)西方古代建筑成就簡述歐洲古典建筑是以石材為建筑材料的。(2)我國古代建筑成就(1)西方古代建筑成就簡述1)雅典衛(wèi)城。2)大角斗場。3)維琴察圓廳別墅(見圖3-1)。4)凡爾賽宮花園(見圖3-2)。5)水晶宮。3)維琴察圓廳別墅(見圖3-1)。圖3-1維琴察圓廳別墅4)凡爾賽宮花園(見圖3-2)。圖3-2凡爾賽宮花園(2)我國古代建筑成就)商朝后期的都城遺址(見圖3-3)。)趙州橋(見

2、圖3-4)。)滕王閣(見圖3-5)。)北岳廟德寧殿(見圖3-6)。)觀星臺(見圖3-7)。)鐘樓(見圖3-8)。)客家土樓(見圖3-9)。)商朝后期的都城遺址(見圖3-3)。圖3-3殷墟遺址)趙州橋(見圖3-4)。圖3-4趙州橋)滕王閣(見圖3-5)。圖3-5滕王閣)北岳廟德寧殿(見圖3-6)。圖3-6北岳廟德寧殿)觀星臺(見圖3-7)。圖3-7觀星臺)鐘樓(見圖3-8)。圖3-8鐘樓)客家土樓(見圖3-9)。圖3-9客家土樓2.近代土木工程1)意大利學者伽利略于1638年出版著作關于兩門新科學的談話和數(shù)學證明，書中論述了建筑材料的力學性質和梁的強度，并首次用公式表達了梁的設計理論。2)英國科

3、學家牛頓在1687年總結了力學三大定律，它們是土木工程設計理論的基礎。3)1824年英國人阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權，1850年開始生產。4)1859年發(fā)明了貝賽麥轉爐煉鋼法，使得鋼材得以大量生產，并越來越多的應用于土木工程。2.近代土木工程5)1867年法國人莫尼埃用鋼絲加固混凝土制成花盆，并把這種方法推廣到工程，建造了一座蓄水池，這是應用鋼筋混凝土的開端。6)1883年美國在芝加哥建造的11層保險公司大樓，是世界上最先用鐵框架(部分鋼梁)承受全部大樓的重力，外墻僅為自承重墻的高層建筑。7)1886年美國人杰克遜首先應用預應力混凝土制作建筑配件，之后又用它制作樓板。8)1906年美國舊

4、金山大地震，1923年日本關東大地震，這些自然災害推動了結構動力學和工程抗震技術的發(fā)展。9)19311942年，德國率先修筑了長達3860km的高速公路網(wǎng)。3.現(xiàn)代土木工程1)房屋方面。2)高速公路建設方面。3)大高壩方面。4)大跨度空間結構方面。5)橋梁方面。6)海底隧道方面。3)大高壩方面。圖3-10胡佛大壩4)大跨度空間結構方面。圖3-11北京“鳥巢”3.2土木工程類型3.2.1建筑工程3.2.2橋梁工程3.2.3公路與城市道路工程3.2.4鐵路工程3.2.5隧道工程3.2.6水利工程3.2.7港口工程3.2.8海洋工程3.2.9給水排水工程3.2.10環(huán)境工程3.2.1建筑工程1.概述

5、2.常用的結構材料3.主要構件類型2.常用的結構材料1)磚。2)砌塊。3)混凝土。4)鋼材。5)木材(見圖3-13)。4)鋼材。圖3-12各種鋼材a)管鋼b)槽鋼c)工字鋼d)H型鋼e)角鋼f)螺紋鋼g)鋼絲5)木材(見圖3-13)。圖3-13木材3.主要構件類型1)梁。2)板。3)柱。4)墻。5)基礎。3.2.2橋梁工程1.概述2.橋梁的分類3.橋梁的形式2.橋梁的分類1)按照用途可分為城市橋、人行橋、公路橋、鐵路橋、公鐵路兩用橋、農橋、管線和渡槽橋等。2)按照結構體系可分為拱式橋、懸索橋、斜拉橋、剛架橋、梁式橋和組合橋等。3)按照建造材料可分為木橋、鋼橋、石橋、鋼筋混凝土橋和預應力鋼筋混凝

6、土橋。4)按照跨越障礙的方式可分為跨河橋、跨谷橋和高架線路橋等。5)按照施工方法可分為裝配式施工橋梁和節(jié)點式施工橋梁。6)按照橋面的開啟可分為固定式橋梁和活動式橋梁等。3.橋梁的形式(1)梁式橋梁式橋(見圖3-14)是以受彎為主的主梁作為主要的承重構件的橋梁。(2)拱式橋拱式橋(見圖3-16)為橋梁的基本形式之一，是以拱圈和拱肋為主的承重結構。(3)懸索橋(4)剛架橋剛架橋(見圖3-18)是板和立柱或者板與豎墻整體結合的橋梁結構。(5)斜拉橋斜拉橋示意圖如圖3-20所示，又稱斜張橋，由索塔、主梁、斜拉索組成。(6)無背斜拉橋無背斜拉橋是斜拉橋的另外一種形式，是對常規(guī)斜拉橋造型的突破。3.橋梁的

7、形式圖3-14梁式橋示意圖圖3-15平潭海峽大橋(2)拱式橋圖3-16拱式橋(3)懸索橋圖3-17懸索橋示意圖(4)剛架橋圖3-18剛架橋a)兩鉸門架b)單跨門架c)雙懸臂單跨門架d)雙懸臂單跨門架e)多跨門架f)三跨兩腿門架g)斜腿剛架1平衡重2拉桿(5)斜拉橋圖3-19廣州虎門珠江大橋(5)斜拉橋圖3-20斜拉橋示意圖(6)無背斜拉橋圖3-21武漢天興洲長江大橋(6)無背斜拉橋圖3-22阿拉米羅大橋3.2.3公路與城市道路工程1.道路的基本組成及分類2.公路的分類3.公路的分級1.道路的基本組成及分類1)公路。2)城市道路。3)廠礦道路。4)林區(qū)道路。5)鄉(xiāng)村道路。2.公路的分類1)國家干

8、線公路。2)省干線公路。3)縣公路。4)鄉(xiāng)公路。5)專業(yè)公路。3.公路的分級(1)公路等級的劃分(2)路面等級的劃分按面層類型分高級、次高級、中級和低級。(3)道路級別劃分標準(1)公路等級的劃分1)高速公路。2)一級公路。3)二級公路。4)三級公路。5)四級公路。(2)路面等級的劃分按面層類型分高級、次高級、中級和低級。1)高級。2)次高級。3)中級。4)低級。(3)道路級別劃分標準1)一級道路劃分條件：商業(yè)網(wǎng)點集中，道路旁商業(yè)店鋪占道路長度不小于70%的繁華鬧市地段；主要旅游點和進出機場、車站、港口的主干路及其所在地路段；大型文化娛樂、展覽等主要公共場所所在路段；平均人流量為100人次/m

9、in以上和公共交通線路較多的路段；主要領導機關、外事機構所在地；本市確定的重點道路、景觀道路、快速路。2)二級道路劃分條件：城市主、次干路及其附近路段；城市網(wǎng)點較集中、占道路長度60%70%的路段；公共文化娛樂活動場所所在路段；平均人流量為50100人次/min的路段；有固定公共交通線路的路段。(3)道路級別劃分標準3)三級道路劃分條件：商業(yè)網(wǎng)點較少的路段；居民區(qū)和單位相間的路段；城郊結合部的主要交通路段；人流量、車流量一般的路段。4)四級道路劃分條件：城郊結合部的支路；居住區(qū)街巷道路；人流量、車流量較少的路段。3.2.4鐵路工程1.鐵路的發(fā)展史2.鐵路的基本組成3.高速鐵路1.鐵路的發(fā)展史圖

10、3-23成渝鐵路雕塑2.鐵路的基本組成(1)線路鐵路線路分為正線、站線、段管線、岔線及特別用途線。(2)路基鐵路路基是為了滿足鐵路正常運營、承受軌道和列車荷載的地面結構物。(3)軌道(1)線路1)正線。2)站線。3)段管線。4)岔線。5)特別用途線。(3)軌道圖3-24軌道的基本組成3.2.5隧道工程1.發(fā)展概況2.各類隧道的簡介3.隧道的施工方法2.各類隧道的簡介(1)公路隧道按照隧道所處的位置可分為越嶺隧道、傍山隧道和城市隧道。(2)鐵路隧道鐵路隧道是修建在地下或水下并鋪設鐵路供機車車輛通行的建筑物。(3)水底隧道水底隧道是指修建在江河、湖泊、海港或海峽底下的隧道。(2)鐵路隧道1)山嶺隧

11、道。2)水下隧道。3)城市隧道。3.隧道的施工方法1)礦山法(Mine tunnelling method)。2)盾構法(Shield method)。3)沉管法(Immersed tube method)。4)頂管法(Pipe jacking method)。5)明挖法(Open cut method)。3.2.6水利工程1.概述2.水利工程的分類3.水利工程的發(fā)展趨勢3.2.7港口工程1.概述2.港口分類3.港口組成4.港口設備5.港址選擇6.港口施工1.概述圖3-25港口總平面圖1進港航道2港池3島堤4突堤5碼頭6鐵路3.港口組成(1)水域它通常包括進港航道、錨泊地和港池。(2)陸域它指

12、港口供貨物裝卸、堆存、轉運和旅客集散之用的陸地面積。(1)水域1)進港航道。2)錨泊地。3)港池。3.2.8海洋工程1.概述2.分類3.結構型式2.分類1)海岸工程。2)近海工程。3)深海工程。3.3土木工程施工3.3.1施工程序3.3.2土木工程施工技術3.3.3土木工程施工組織3.3.4土木工程施工與工程造價的關系3.3.1施工程序1.承接施工任務階段2.施工準備階段3.組織施工階段4.竣工驗收階段3.3.2土木工程施工技術1.土方工程2.深基礎工程3.砌筑工程4.混凝土結構工程5.預應力混凝土工程6.結構安裝工程7.鋼結構工程8.防水工程9.裝飾工程10.道路工程11.橋梁工程1.土方工

13、程圖3-26推土機1.土方工程圖3-27自行式鏟運機1.土方工程圖3-28單斗挖土機工作裝置的類型a)正鏟b)反鏟c)抓鏟d)拉鏟1.土方工程圖3-29土方邊坡(其中，m=b/h,為坡度系數(shù))a)直線形邊坡b) 折線形邊坡c) 階梯型邊坡)階梯型邊坡1.土方工程圖3-30基坑支護現(xiàn)場2.深基礎工程(1)樁基礎樁基礎是應用最廣泛的一種深基礎形式。(2)地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻具有結構剛度大，對地質條件適應范圍廣，施工噪聲低、振動小、防滲性能好，既可擋土又可擋水等眾多優(yōu)點。(1)樁基礎圖3-31樁基a)端承樁b) 摩擦樁1樁2承臺3上部結構(1)樁基礎圖3-32地下連續(xù)墻施工過程示意圖a) 成槽b)

14、插入接頭管c) 放入鋼筋籠d) 澆筑混凝土1已完成的單元槽段2泥漿3成槽機4接頭管5鋼筋籠6導管7澆筑的混凝土3.砌筑工程(1)砌筑材料與腳手架砌筑材料主要有磚、石或砌塊及砌筑砂漿。(2)材料運輸和砌體施工砌筑工程中有垂直運輸、地面和樓面的水平運輸，其中垂直運輸是影響施工速度的重要因素。3.砌筑工程圖3-33外腳手架的四種基本形式a)落地式外腳手架b)懸挑式外腳手架c)吊掛式外腳手架d)附著升降腳手架(2)材料運輸和砌體施工。圖3-34扣件式鋼管外腳手架a)多立桿式外腳手架b)雙排式c)單排式1腳手板2連墻桿3墻身(2)材料運輸和砌體施工圖3-35磚的組砌方法a)一順一丁b)三順一丁c)梅花丁

15、1丁砌磚塊2順砌磚塊(2)材料運輸和砌體施工圖3-36混凝土結構工程施工工藝流程圖4.混凝土結構工程(1)鋼筋工程鋼筋主要承受拉力，混凝土主要承受壓力。(2)模板工程模板是成型新澆筑混凝土的模型工具。(3)混凝土工程混凝土工程包括配料、攪拌、運輸、成型、養(yǎng)護等施工過程，其質量直接關系到結構的承載能力和使用壽命。(1)鋼筋工程圖3-37鋼筋徑向套管冷擠壓連接(1)鋼筋工程圖3-38錐形螺紋鋼筋連接1鋼筋2套筒3錐螺紋(3)混凝土工程圖3-39模板工程施工工藝圖(3)混凝土工程圖3-40矩形柱木模板構造a)木模板b)鋼模(3)混凝土工程圖3-41混凝土振搗機械圖a)內部振動器b)表面振動器c)外部

16、振動器d)振動臺5.預應力混凝土工程圖3-42先張法施工工藝示意圖a)張拉預應力筋b)澆筑混凝土c)放松預應力筋1臺座2橫梁3臺面4預應力筋5夾具6混凝土構件6.結構安裝工程(1)起重機械結構安裝工程中常用的起重機械以塔式起重機(或塔吊)應用最為廣泛，它是一種塔身直立、起重臂安在塔身頂部且可作360回轉的起重機械，具有較高的起重高度、工作幅度和起重能力。(2)結構安裝(1)起重機械圖3-43軌道式塔式起重機(1)起重機械圖3-44爬升式塔式起重機(1)起重機械圖3-45附著式塔式起重機(2)結構安裝1)單件吊裝。2)整體吊裝。3)特殊安裝法。7.鋼結構工程圖3-46鋼結構的連接形式a)焊縫連接

17、b)螺栓連接c)鉚釘連接8.防水工程圖3-47卷材防水屋面構造示意圖a)不保溫卷材屋面b)保溫卷材屋面11.橋梁工程(1)橋梁基礎施工橋梁基礎施工方法有沉井施工、圍堰施工兩種類型。(2)橋梁主體施工橋梁主體施工方法有現(xiàn)場澆筑法和預制安裝法。3.3.3土木工程施工組織1.施工組織概述2.流水施工原理3.施工組織設計2.流水施工原理(1)流水施工的概念流水施工是將擬建工程項目的整個建造過程在工藝上分為若干個施工過程，在空間上劃分為若干個施工段和施工層，各專業(yè)施工隊按照一定的施工順序投入施工，依次、連續(xù)地完成每個施工層上的每個施工面上的施工任務，以保證擬建工程項目在時間和空間上有節(jié)奏、有組織、連續(xù)均衡地進行施工。(2)橫道圖法在橫道圖中，橫坐標表示施工的持續(xù)時間，即施工進度；縱坐標表示開展流水施工的施工過程，各專業(yè)隊的名稱、編號及數(shù)目；水平線表示某施工過程在某施工段上作業(yè)的起止時間，水平線的長度表示持續(xù)時間的長短；水平線上的編號表示投入施工的順序，即施工段編號，如圖3-48所示。2.流水施工原理(3)網(wǎng)絡圖法網(wǎng)絡圖是一種表達一項計劃中各項工作先后順序、邏輯關系和所需時間的網(wǎng)狀圖。(2)橫道圖法圖3-48流水施工的橫道圖(2)橫道圖法圖3-49雙代號網(wǎng)絡圖3.施工組織設計(1)施工組織設計的分類根據(jù)編制對象和范圍的不同，可將其分為施工組織設計大