精選文檔土木工程現(xiàn)狀與前景展望

土木工程現(xiàn)狀與前景展望土木工程的前沿發(fā)展領(lǐng)域未來土木工程技術(shù)發(fā)展研究主要包括，工程結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，土木工程與可持續(xù)發(fā)展，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體制改革，土木工程計算機(jī)技術(shù)新進(jìn)展，材料科學(xué)與工程新進(jìn)展，現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)，工程結(jié)構(gòu)的減震技術(shù)，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的最新進(jìn)展及工程應(yīng)用，輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)的檢測與加固，工程管理專業(yè)與工程管理學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展，工程項目管理前沿知識，房地產(chǎn)業(yè)及其與社會經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)關(guān)系，交通規(guī)劃的現(xiàn)狀與發(fā)展展望。2土木工程未來的發(fā)展趨勢2.1進(jìn)一步發(fā)展高層、大跨結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)將得到加速發(fā)展，相關(guān)的問題將成為研究熱點：(1)大跨結(jié)構(gòu)體系及關(guān)鍵技術(shù)，大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的現(xiàn)代設(shè)計理；(2)針對高層鋼結(jié)構(gòu)的體系與布置、結(jié)構(gòu)的動力特性、結(jié)構(gòu)的可靠性評價、結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定、各種設(shè)計荷載和鋼結(jié)構(gòu)可靠度的比較研究；(3)研究和開拓各類雜交空間結(jié)構(gòu)體系和巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系；(4)研究各類大跨空間結(jié)構(gòu)的實用分析方法，包括結(jié)構(gòu)臨界荷載的分析方法，結(jié)構(gòu)實用抗震分析方法，常用曲面風(fēng)載體型系數(shù)的計算等；(5)革新大跨空間結(jié)構(gòu)的施工方法，發(fā)展和推廣空間結(jié)構(gòu)的高空懸挑安裝法及地面安裝、整體提升或頂升的施工安裝方法；(6)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計研究(這方面研究國內(nèi)外都很少開展)；(7)鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計和防腐設(shè)計等。2.2防震抗風(fēng)與減災(zāi)隨著超高層、超大跨橋梁和大跨結(jié)構(gòu)等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的興建，結(jié)構(gòu)設(shè)計呈現(xiàn)更長、更高、更柔的發(fā)展趨勢。許多情況下風(fēng)荷載和地震荷載已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素。因此大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系抗風(fēng)抗震的設(shè)計理論及其相關(guān)問題將被進(jìn)一步關(guān)注。相關(guān)的研究課題將包括設(shè)計地震動及災(zāi)害性風(fēng)荷載的作用機(jī)理；超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的抗風(fēng)與抗震，特大跨度橋梁的結(jié)構(gòu)體系及抗風(fēng)抗震。同時。以柔克剛。的抗震思想在結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)中將進(jìn)一步得到體現(xiàn)，現(xiàn)代振動控制將向自適應(yīng)控制、智能控制、吸震減震技術(shù)研究方向發(fā)展；土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、災(zāi)害結(jié)構(gòu)響應(yīng)控制等基礎(chǔ)性的研究將會進(jìn)一步加強(qiáng)。2.3預(yù)應(yīng)力混凝土材料及技術(shù)預(yù)應(yīng)力混凝土材料及技術(shù)本身將有所創(chuàng)新和發(fā)展，并將推動新材料、新技術(shù)、新理論及新設(shè)計方法不斷涌現(xiàn)。其應(yīng)用研究將主要體現(xiàn)在以下幾方面：(1)混凝土將繼續(xù)朝高強(qiáng)、高性能方向發(fā)展；免振混凝土、密筋混凝土可能在結(jié)構(gòu)中試用；(2)大直徑、大截面鋼絞線的研制、生產(chǎn)；超過2000級的高強(qiáng)鋼絞線也可能推出；鍍鋅、環(huán)氧涂層鋼絞線將被采用；不銹鋼絞線的應(yīng)用將有大的增長；耐久、輕質(zhì)(重量只有鋼材的20%)、更高強(qiáng)(2000)的高性能纖維加強(qiáng)塑料筋將較多地獲得應(yīng)用；碳纖維加勁塑料()、玻璃纖維加勁塑料、芳綸纖維加勁塑料。(3)新型無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋及體外預(yù)應(yīng)力配筋將得到開發(fā)和應(yīng)用；(4)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、抗火、抗震、抗爆等性能研究及它們的設(shè)計方法研究；(5)預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼筋混凝土的結(jié)合，預(yù)應(yīng)力混凝土與纖維混凝土的結(jié)合以及其它材料的結(jié)合；(6)預(yù)應(yīng)力輕混凝土的發(fā)展和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的計算理論的完善以及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的拆除、重建方法以及預(yù)應(yīng)力作為結(jié)構(gòu)加固和調(diào)整內(nèi)力的措施的研究；(7)發(fā)展和推廣現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)體系，一是研究和推廣應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)來提升結(jié)構(gòu)剛度，調(diào)整結(jié)構(gòu)風(fēng)力的分布，如預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力斜拉網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；二是研究通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)來形成新的空間結(jié)構(gòu)，如張弦梁結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)等。2.4大力發(fā)展高性能混凝土美國混凝土學(xué)會將高性能混凝土定義為具有易灌實、易密實，不離析，能長期保持優(yōu)越的力學(xué)性質(zhì)，早期強(qiáng)度高、韌性好，體積穩(wěn)定、在惡劣環(huán)境下使用壽命長等所要求性能的勻質(zhì)混凝土。1992年里約熱內(nèi)盧召開的地球峰會將"可持續(xù)發(fā)展"定義為"與地球生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)的經(jīng)濟(jì)活動"。指出對環(huán)境無害的混凝土技術(shù)的基礎(chǔ)賴以建立的3個主要支柱是對混凝土原材料的節(jié)約、混凝土耐久性的提高以及混凝土技術(shù)從簡約法到整體法的轉(zhuǎn)變。因此發(fā)展高性能混凝土必須采用可持續(xù)發(fā)展的、對環(huán)境無害的混凝土技術(shù)，在研制各種外加劑和膠凝材料的同時，更應(yīng)大力研究骨料替代、水泥替代和礦物摻料的使用等利用廢棄材料來改善混凝土的性能，提高其耐久性的方法。如：采用軋碎的廢棄混凝土代替碎石，用粉煤灰中的飛灰或細(xì)灰作硬凝材料；采用煉鐵副產(chǎn)品高爐礦碴代替水泥；用粉煤灰及高爐礦碴作水泥的混合料或混凝土的礦物摻料等。2.5地下空間可持續(xù)開發(fā)的研究進(jìn)行地下空間的開發(fā)，主要是改變了地層原始分布狀態(tài)，從而引發(fā)地層內(nèi)部及地面環(huán)境的改變。為使地下空間可持續(xù)地開發(fā)，需研究以下幾個問題：(1)水文地質(zhì)條件的改變地下空間結(jié)構(gòu)的建造與形成改變了地下水徑流的路線，破壞了原有的補(bǔ)給關(guān)系，從而改變了地下水資源的分布形式與賦存狀態(tài)，并影響到地表的植被生長；(2)地下空間開發(fā)對原有的生態(tài)平衡產(chǎn)生破壞作用地下空間開發(fā)破壞原有動植物的生態(tài)環(huán)境，從而影響地理氣候條件，欲恢復(fù)原有生態(tài)平衡要進(jìn)行相關(guān)的研究和改造；(3)地下空間開發(fā)對地面原有建筑物的安全將產(chǎn)生影響地下巖體工程開挖將破壞原有地層應(yīng)力的分布，無論采用何種技術(shù)措施，都要或多或少地影響到地面原有的建筑物的安全。又由于地面各種建筑物、市政工程等設(shè)施的結(jié)構(gòu)形式、服務(wù)年限不同，因此，即便在相同的變形影響下，對各種建筑物的安全影響也不一致，因此，在建設(shè)之前要進(jìn)行整體區(qū)域與個別建筑設(shè)施評價相結(jié)合的方式進(jìn)行相關(guān)的研究和評價，以確保建設(shè)區(qū)地面的安全。2.6巖土錨固技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大應(yīng)用研究將進(jìn)一步拓展：巖土錨固技術(shù)除在地下工程、邊坡工程、結(jié)構(gòu)抗浮工程、深基坑工程中繼續(xù)保持著良好的發(fā)展勢態(tài)外，在重力壩加固工程、橋梁工程以及抗傾覆、抗地震工程中的地層錨固則有著長足的進(jìn)展；同時錨桿錨固機(jī)理的相關(guān)研究仍為土木工程界的熱點和難點，包括錨桿錨固機(jī)理的現(xiàn)場實驗研究、不同巖體和土體中錨桿錨固機(jī)理的數(shù)值模擬、錨桿加固邊坡和地下開挖洞室內(nèi)壁的錨固機(jī)理的研究、群錨效應(yīng)的研究、重復(fù)荷載與地震效應(yīng)對錨桿影響的研究。2.7基于可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的應(yīng)用研究將成為土木工程中的一個熱門結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論是20世紀(jì)60年代建立起來的，目前已在飛機(jī)、船舶、機(jī)械等制造行業(yè)和重要的大型土木工程中得到應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。但這種優(yōu)化方法尚未在土木工程中得到普遍應(yīng)用，優(yōu)化的要求也未能在規(guī)范中得到體現(xiàn)。從土木工程的性質(zhì)來看，工程的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)工程項目的可行性分析與論證；(2)工程系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)選型；(3)工程系統(tǒng)的全局優(yōu)化；(4)基于可靠度的多目標(biāo)復(fù)雜結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法；(5)工程系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的實施規(guī)劃和施工力學(xué)；(6)工程系統(tǒng)的科學(xué)管理和維修；(7)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)與設(shè)計心理學(xué)。結(jié)構(gòu)的可靠度優(yōu)化設(shè)計是在傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。國外真正開始這方面的研究始于20世紀(jì)70年代后期，隨著結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究和可靠度研究工作的深入，基于可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的研究開始針對具體結(jié)構(gòu)，并通過引入隨機(jī)有限元法來分析結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并通過建立大系統(tǒng)的觀點和工程系統(tǒng)的全局優(yōu)化的思想，進(jìn)行工程項目的可行性分析和總體布置的決策優(yōu)化。3地下工程開發(fā)和利用的可行性3.1社會發(fā)展的需要與經(jīng)濟(jì)可行性地下空間的開發(fā)目前正得到世界各國的高度重視，城市地下空間的范圍是指城市規(guī)劃內(nèi)地表以下的空間.聯(lián)合國自然資源委員會已于1981年5月正式把地下空間確定為重要的自然資源.開發(fā)和利用地下空間能夠有效地緩解城市發(fā)展與我國土地資源的緊張矛盾，對于提高土地利用率，擴(kuò)大城市生存和發(fā)展空間具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義.據(jù)預(yù)測，21世紀(jì)初世界人口將增加到85億，其中45億人口將生活在城市里.到2010年世界上將有500多個百萬人口以上的大城市，其中26個城市達(dá)到1000萬人以上的人口.首次出現(xiàn)居住在城市的人口比居住在鄉(xiāng)村的人口還多.城市人口、地域規(guī)模、城市的生存環(huán)境和21世紀(jì)城市持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是當(dāng)今世界的最熱門話題.城市現(xiàn)代文明和社會進(jìn)步的標(biāo)志，是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的主要載體.伴隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市建設(shè)快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口急劇膨脹，許多城市不同程度上出現(xiàn)了用地緊張、生存空間擁擠、交通堵塞、基礎(chǔ)設(shè)施落后、生態(tài)失衡和環(huán)境惡化等問題，被稱之為"城市病"，給人類居住帶來了很大的影響，也制約了經(jīng)濟(jì)和社會的進(jìn)一步發(fā)展，成為現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的障礙.如何治理"城市病"，提高居民的生活質(zhì)量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)與社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，成為亟帶解決的問題.城市地下空間開發(fā)利用，是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和空間容量的迫切需求的客觀需要.其標(biāo)志是人均國民生產(chǎn)總值超過500美元，才能進(jìn)入開發(fā)利用地下空間階段.人均生產(chǎn)總值超過1000美元，開發(fā)利用地下空間達(dá)到高潮.我國現(xiàn)階段人均國民生產(chǎn)總值已超過600美元，沿海城市超過1000美元.又由于我國人口眾多、城市擁擠、環(huán)境污染嚴(yán)重、人均土地資源少，因此開發(fā)地下空間勢在必行.據(jù)調(diào)查，我國城市淺層地下建筑造價不到地面建筑造價的3~4倍.目前我國城市地下空間開發(fā)不需要支付或支付很少土地費用，因此開發(fā)地下空間就具有了很大的吸引力.工程實踐表明，地下空間開發(fā)在我國一些大城市特別是沿海城市條件已基本成熟，而且是現(xiàn)代城市開發(fā)的必然趨勢.城市地下空間是一個十分巨大而豐富的空間資源，如果得到合理開發(fā)，其節(jié)省土地資源的效果是十分明顯的.一個城市的可發(fā)展利用的地下空間資源量一般是城市的總面積乘以開發(fā)深度的40%.如果合理開發(fā)深度為100m，以北京為例，其地下資源量為1193Gm3，可提供64Gm3的建筑面積，將大大超過北京市現(xiàn)有建筑面積.按照現(xiàn)有的科技發(fā)展水平和施工條件，地下空間一般按立體、分層開發(fā)，地下一層3m~5m，布設(shè)公共事業(yè)管網(wǎng)的干線和支線、共同溝.地下2層深度6m~10m，地下步行商業(yè)街、停車場、地鐵車站、地下文化娛樂廳等.地下3層10m~30m，配置地下鐵道區(qū)間隧道、地下河(排水溝渠)、立型地下停車場等.地下垃圾收集站、加工廠、放射性和有毒的固體垃圾，應(yīng)存放在更深的地層中.目前我國已有約20個城市進(jìn)行了地鐵系統(tǒng)的規(guī)劃和具體實施階段，先后提出25項地鐵和輕軌項目，總長度達(dá)到320km正在施工階段.如上海地鐵2號線、北京復(fù)八線、廣州地鐵1號線、天津地鐵延伸線、青島地鐵1號線等等，許多項目已進(jìn)入實施階段，由此說明，我國地下空間開發(fā)已進(jìn)入建設(shè)的初期階段，很快將進(jìn)入建設(shè)的高峰期.3.2技術(shù)可行性我國城市地下工程建設(shè)起步較晚，但隨著地鐵、隧道、地下商場、倉庫和防空等工程的建設(shè)，特別是近幾年來的工程建設(shè)與實踐，城市地下空間技術(shù)得到了飛速的發(fā)展和提高.目前我國城市地下工程建設(shè)主要施工方法有明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等，這些技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，這也為地下空間開發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗.同時新的高性能材料的出現(xiàn)，如高強(qiáng)活性粉末混凝土的抗壓強(qiáng)度可達(dá)200Mpa~800Mpa、鋼纖維混凝土及新的防滲堵漏技術(shù)的發(fā)展，將為地下工程的綜合開發(fā)和利用提供技術(shù)保障.3.3地下空間開發(fā)需研究和解決的問題地下空間開發(fā)所引起地球環(huán)境的變化，主要是改變了地層原始分布狀態(tài)，從而引發(fā)以下幾個問題：(1)水文地質(zhì)條件的改變.地下空間結(jié)構(gòu)的建造與形成改變了地下水徑流的路線，破壞了原有的補(bǔ)給關(guān)系，從而改變了地下水資源的分布形式與賦存狀態(tài)，并影響到地表的植被生長.(2)地下空間開發(fā)對原有的生態(tài)平衡產(chǎn)生破壞作用.地下空間開發(fā)破壞原有動植物的生態(tài)環(huán)境，從而影響地理氣候條件，欲恢復(fù)原有生態(tài)平衡要進(jìn)行相關(guān)的研究和改造.(3)地下空間開發(fā)對地面原有建筑物的安全將產(chǎn)生影響.地下巖體工程開挖將破壞原有地層應(yīng)力的分布，無論采用何種技術(shù)措施，都要或多或少地影響到地面原有的建筑物的安全.又由于地面各種建筑物、市政工程等設(shè)施的結(jié)構(gòu)形式、服務(wù)年限不同，因此，即便在相同的變形影響下，對各種建筑物的安全影響也不一致，因此，在建設(shè)之前要進(jìn)行整體區(qū)域與個別建筑設(shè)施評價相結(jié)合的方式進(jìn)行相關(guān)的研究和評價，以確保建設(shè)區(qū)地面的安全.421世紀(jì)橋梁工程發(fā)展前瞻4.1學(xué)科發(fā)展如前所述，本世紀(jì)以來橋梁結(jié)構(gòu)工程已發(fā)展成系統(tǒng)性的工程學(xué)科，主體框架已構(gòu)筑完畢，但遠(yuǎn)未完善?？梢灶A(yù)見，未來的世紀(jì)，這些分支將得以獨立發(fā)展成熟，同時也會相互滲透。橋梁抗風(fēng)領(lǐng)域，大跨度橋梁風(fēng)致振動控制技術(shù)將成為研究的熱點，試驗仍將以風(fēng)洞為依托。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷更新進(jìn)步，數(shù)值風(fēng)洞技術(shù)可望有突破。隨著計算機(jī)微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展，橋梁CAD技術(shù)將面臨新的發(fā)展機(jī)遇。集結(jié)構(gòu)分析、工程制圖、工程數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)的橋梁CAD軟件將會問世，并將邁入橋梁設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)時代。橋梁施工控制技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展，GPS(GlobalPositioningSystem)技術(shù)的應(yīng)用將成為施工測量技術(shù)研究的熱點?；A(chǔ)工程發(fā)展的重點在于海洋鉆井平臺技術(shù)的引進(jìn)。舊橋加固檢測技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用將成為下一世紀(jì)橋梁工程領(lǐng)域的另一道風(fēng)景線。4.2超級跨海工程超級跨海工作前期工作的開展可以從建設(shè)"硬件工程"和"軟件工程"兩方面著手。所謂硬件工程，首先是新材料的研制與開發(fā)，它將是超級跨海橋梁工程成功的決定性因素，對節(jié)約工程造價、縮短施工周期均有重大的意義。其次是施工工藝、施工技術(shù)的更新。它是超級跨海工程實現(xiàn)的前提。由于超級跨海工程規(guī)模宏大，施工作業(yè)只限于海上，受周圍環(huán)境、氣候的影響極大，傳統(tǒng)的架設(shè)技術(shù)將無法適應(yīng)，施工難度將難以預(yù)料，因此要求對現(xiàn)有的施工工藝及技術(shù)進(jìn)行不斷更新。所謂軟件工程，首先是從理論上認(rèn)清超級跨海大橋結(jié)構(gòu)中可能存在的力學(xué)難點及其對策，為今后超大跨結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工掃清障礙。其次研究科學(xué)的決策思想及施工管理體制將是超級工程成功的保障。6爭取人類未來的生存空間6.1向高空延伸現(xiàn)在人工構(gòu)筑物最高的為曾達(dá)到646m的波蘭Gabin227kHz的長波臺鋼塔，由15根鋼纖繩錨拉。該塔在使用15年后，從頂部開始更換纖繩。由于在更換頂部第2根纖繩時忽略了一些因素，導(dǎo)致桅桿于1991年8月8日整體倒塌。波蘭議會決定重建該塔。日本提出建造X-SEED4000超整體都市結(jié)構(gòu)，高4000m，其高度超過富士山(海拔3776m)，實為"空中城市"。城市活動安排在2000m以下，其上部一半將為自然和空間觀察中心，能源廠和空中全景眺望處等場所，有效面積(5000~7000)×104m2。居民可達(dá)500000~700000[2，19]。6.2向地下發(fā)展1992年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過了著名的《關(guān)于環(huán)境與發(fā)展的里約熱內(nèi)盧宣言》，制訂了21世紀(jì)議程，得到了世界各國的普遍認(rèn)同，發(fā)達(dá)和發(fā)展中國家，都把可持續(xù)發(fā)展作為國家宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的一種必然選擇。我國也已編制完成并公布了5中國二十一世紀(jì)議程6，向世界作出了可持續(xù)發(fā)展的承諾。我國城市化水平從1990年的18.96%提高到1998年底的30.4%，預(yù)計到2010年及21世紀(jì)中葉將達(dá)到45%和65%。實施城市的可持續(xù)發(fā)展必須節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，實現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)和建設(shè)與資源、環(huán)境的相互協(xié)調(diào)[1，18]。城市發(fā)展與土地資源緊張的矛盾，是持續(xù)城市化面臨的最大挑戰(zhàn)，出路在于集約城市土地資源，開發(fā)利用地下空間。國外城市地下空間開發(fā)利用的經(jīng)驗是：把一切可轉(zhuǎn)入地下的設(shè)施轉(zhuǎn)入地下，城市發(fā)展的成功與否取決于地下空間是否得到了合理的開發(fā)利用。地下空間由于巖土具有良好的隔熱性，實踐表明，地面以下1m，日溫幾乎沒有變化，地面以下5m的室內(nèi)氣溫常年恒定。因此將建筑物全部放在地下巖土中，比地面建筑要明顯少消耗能量。更應(yīng)特別指出的是，地下空間開發(fā)利用為自然能源的利用，特別是可再生能源的利用，為太陽熱能和天然冰塊的地下貯存等，開辟了一條廣闊有效的途徑。開發(fā)利用地下空間是緩解城市發(fā)展中諸多矛盾的有效措施。建設(shè)地下交通網(wǎng)也有利于優(yōu)化地上交通網(wǎng)和車庫的建設(shè)，減緩交通阻塞和"停車難"問題；改善汽車尾氣和噪音污染；騰出空地進(jìn)行城市綠化，有效降低溫度，增加相對濕度，緩解"熱島效應(yīng)"。城市向三維(或四維)空間發(fā)展，即實行立體化的再開發(fā)。是城市中心區(qū)改造發(fā)展的唯一現(xiàn)實可行途徑。目前，日本、美國、加拿大、法國、瑞典等諸多先進(jìn)國家對地下空間的開發(fā)利用已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃?。發(fā)展趨勢是：(1)綜合化國外地下空間發(fā)展的主要趨勢是綜合化，首先是地下綜合體的出現(xiàn)，成為具有大城市現(xiàn)代化象征的建筑類型之一。其次綜合化表現(xiàn)在地下步行道系統(tǒng)和地下快速軌道系統(tǒng)、地下高速道路系統(tǒng)的結(jié)合，以及地下綜合體和地下交通換乘樞紐的結(jié)合。第三綜合化表現(xiàn)在地上、地下空間功能既區(qū)分，又協(xié)調(diào)發(fā)展的相互結(jié)合模式。(2)分層化與深層化為了綜合利用地下空間資源，地下空間開發(fā)逐步向深層發(fā)展。如美國明尼蘇達(dá)大學(xué)藝術(shù)與礦物工程系的地下建筑物多達(dá)七層，加拿大溫哥華修建的地下車庫多達(dá)14層，總面積72324m2。1993年9月日本開始建設(shè)東京新豐洲地下變電所，其直徑為146.5m，地下深度達(dá)70m，計劃10年建成。(3)城市交通和城市間交通的地下化。(4)各種聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)將成為地下隧道快速開挖的主要趨勢。(5)在鉆爆法掘進(jìn)中采用數(shù)字化掘進(jìn)的趨勢將加強(qiáng)。(6)地鐵隧道截面將減小，地鐵成本將降低。(7)微型隧道工程將加速發(fā)展微型隧道是人進(jìn)不去的隧道，直徑一般在25~30cm，最大可達(dá)2m。在隧道表面入口處采用遙控進(jìn)行開挖和支護(hù)。這種方法快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、安全。所以適宜在高層建筑下，歷史文化名勝古跡下，高速公路、地鐵和河道下安設(shè)管道。目前世界采用微型隧道技術(shù)已修建了5000km管道。(8)市政公用隧道(共同溝)在二十一世紀(jì)將得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。(9)三S技術(shù)在地下空間開發(fā)中的作用將得到加強(qiáng)，3S即GPS(衛(wèi)星全球定位)、RS(遙感)和GIS(地理信息系統(tǒng))。我國積極發(fā)展城市地下交通。目前有北京、天津、香港、上海、廣州、臺北等城市建成并開通地鐵，已開通的地鐵總長達(dá)215km，設(shè)有140個地鐵站。南京地鐵已于2000年12月12日開工。北京最大的地下全智能化倉儲式立體停車庫近日已在朝陽區(qū)團(tuán)結(jié)湖小區(qū)動工興建。有關(guān)部門于2001年7月曾對北京市地鐵和城市鐵路線邀請國內(nèi)外有實力的規(guī)劃公司進(jìn)行了一次國際性招標(biāo)，有8家公司入圍角逐，其中有4家外國公司，將現(xiàn)在規(guī)劃中的408km北京的軌道交通增加到600km以上。6.3向海洋拓寬為了防止機(jī)場噪音對城市居民的影響，也為了節(jié)約使用陸地，日本關(guān)西國際機(jī)場建造在位于大阪府泉州沖海域的人工島上，那里海水深約17-18m，機(jī)場人工島的外圍護(hù)岸有四種形式[19]，目前已下沉11.5m，曾用22億美元進(jìn)行維修和在地下室內(nèi)建造了一堵水泥墻以防海水滲入，但似仍有繼續(xù)下沉跡象，這是一項值得吸取的教訓(xùn)。2000年7月5日，日本一座長1000m的浮動機(jī)場已試飛成功。預(yù)計今后日本將會出現(xiàn)越來越多類似的人造陸地。日本海上浮城計劃則是由兩條真空管道承托，構(gòu)成環(huán)形浮島，兩邊住宅，戶戶向海，島上有高架公路網(wǎng)、空中穿梭巴士、太陽能發(fā)電站、再生水源設(shè)備等高科技設(shè)施。上海是我國人口最密集的城市，根據(jù)1992年底的統(tǒng)計，在這塊6340.5km2的土地上，居住著1289.3萬人口，每km2人口密度達(dá)2034人，是全國人口平均密度的20倍，而市區(qū)則高達(dá)每km2為1.03萬人?？尚行匝芯勘砻魃虾?yīng)向海要地，近海建設(shè)人工島。建成后，即可得到深水泊位，且四周水域全可利用。至于建島的建材問題，可利用經(jīng)處理的城市民用垃圾、鋼渣、煤灰等，而長江每年沖走4.72億t泥砂也有相當(dāng)一部分可以利用。盡管建造這種人工島費用很大，但從人工島所能解決的幾個急需解決的問題來看，其投入產(chǎn)生的效益也是十分吸引人的，如海上機(jī)場、海上垃圾場、港口等都適合建在離城市不遠(yuǎn)的近海。從60年代至今，我國已經(jīng)建成了雞骨礁人工島和張巨河人工島。江蘇省在1998年前因建設(shè)和燒磚年減少耕地30萬畝，通過嚴(yán)格管理后減少為16~17萬畝，1997年為14萬畝。至于利用灘涂圍墾，近些年來，我國已有不少成功的例子。6.4向沙漠進(jìn)軍全世界約有1/3陸地為沙漠。世界最大撒哈拉沙漠是石漠，由許多山峰被侵蝕而成，每年南移30km。沙漠一天氣溫變化劇烈，日差可達(dá)50℃以上?？罩兴畾夂苌?，非常干燥，太陽輻射很強(qiáng)，夏季最高溫度有時可達(dá)60~70℃，而夜間冷得很快，有時尚有霜凍。我國甘肅、新疆、內(nèi)蒙古等九個省、自治區(qū)共有沙漠71.29萬km2(另戈壁56.95萬km2，戈壁gobi，系蒙古語，意為"難生草木的土地"，指僅生長稀疏耐堿草類及灌木的砂磧。為一種粗砂、礫石覆蓋在硬土層上的荒漠地形)。最大的塔克拉瑪干沙漠面積為33.76萬km2。我國沙漠(包括戈壁)分布特點：(1)多深居內(nèi)陸；(2)面積以新疆分布最廣，約占55%；(3)各個沙漠自然條件各不相同，一般分布在海拔較高的平原和內(nèi)陸山地盆地。我國沙漠自然特點為：(1)氣候干旱，雨量稀少，蒸發(fā)旺盛；(2)熱量資源較豐富，溫差較大；(3)風(fēng)沙頻繁；(4)植被一般稀疏低矮；(5)沙漠地表多為沙丘所覆蓋；(6)地表水雖缺乏，除部分沙漠外，大部分都分布有潛水和承壓水。世界未來學(xué)會對下世紀(jì)初世界十大工程設(shè)想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。如果沙漠大面積綠化，將同時改造了沙漠氣候。改造沙漠首先必需有水，然后才能綠化和改造砂土。利比亞面積175.95萬km2，除沿地中海岸外，幾乎全是沙漠，缺少淡水。后在離海岸900km的撒哈拉沙漠南部發(fā)現(xiàn)大量的地下水，因此建造了一條大型輸水管道--人工河將水輸送至沿海地區(qū)，并在班西加建成一座直徑1km、深16m的蓄水池供農(nóng)場利用地下水灌溉。如果有地下水，甚至有深層地下水的沙漠中利用此地下水修建蓄水池以改造沙漠，未嘗不是可行的[19]。在缺乏地下水的沙漠地區(qū)，國際上正在研究開發(fā)使用沙漠地區(qū)太陽能淡化海水這在經(jīng)濟(jì)上是可行的方案，該方案一旦付諸實施，將會導(dǎo)致毗鄰海洋地區(qū)的沙漠大規(guī)模的建設(shè)工程，最先可能受益的地區(qū)包括墨西哥的加利福尼亞半島的南部、秘魯和智利西海岸、中東、納米比亞以及許多島嶼。這些工程的實現(xiàn)將會造就一批最具吸引力的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。我國沙漠輸水工程試驗成功。我國自行修建的第一條長途沙漠輸水工程--甘肅民勤調(diào)水工程已于前不久全線建成試水，順利地將黃河水引入河西走廊的民勤縣紅崖山水庫。以色列國土2P3為沙漠，人均水資源僅270m3，只占貧水的我國的1P8，但農(nóng)業(yè)是其立國之本。1952-1963年，他們建設(shè)了一條長145km的"北水南調(diào)"的輸水管道。上個世紀(jì)60年代中期推廣了滴灌的科學(xué)用方法，帶動農(nóng)業(yè)騰飛，農(nóng)業(yè)人口由60%降為3%、目前正在建設(shè)大型海水淡化廠。因此必需"節(jié)流開源"。6.5向太空邁進(jìn)預(yù)計21世紀(jì)50年代以后，空間工業(yè)化、空間旅游(美國富翁蒂托已于2001年4月28日北京時間下午3時搭乘俄羅斯"聯(lián)盟號"宇宙飛船于30日飛抵太空站，于北京時間5月6日下午1：41分返回地球，為人類首次實現(xiàn)了太空旅游)、空間商業(yè)化活動等可能會得到大的發(fā)展。利用太空潔凈的環(huán)境和微重力條件，可以制造均勻合金，生產(chǎn)治療癌癥新藥和高純度的半導(dǎo)體材料，組裝特大功率的太陽能電站，把植物種子帶到空間以提高發(fā)芽率，等等。外層空間人類化，就是說人在外層空間能像在地球上一樣地生活和工作。到1990年底總共只有241名宇航員及科學(xué)家(其中包括14名女宇航員)，419人次進(jìn)入太空飛行，有12名宇航員登上月球，把人類活動舞臺擴(kuò)展到另一個星球，但距太空人類化還十分遙遠(yuǎn)，付出的費用也十分昂貴，太空人類化是帶有全球性的大系統(tǒng)工程，必需全人類共同努力，真誠合作，利用各國所能提供的資金，因此必需建立世界持久和平，這也是中國政府的一貫主張。7土木工程關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展重點與戰(zhàn)略本節(jié)分別針對每一類建議發(fā)展的工程關(guān)鍵技術(shù)，從發(fā)展現(xiàn)狀與差距、發(fā)展目標(biāo)與戰(zhàn)略重點、保障措施與對策等方面進(jìn)行論述，而作為整個工程技術(shù)共同需要的保障措施則在下一節(jié)中統(tǒng)一論述。7.1江河治理與調(diào)水工程技術(shù)新中國成立50多年來，我國開展了大規(guī)模的水利建設(shè)，在江河治理、防洪工程、農(nóng)田水利、水力發(fā)電利內(nèi)河航運的建設(shè)等方面取得了舉世矚目的成就。21世紀(jì)初期是我國實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化第二步戰(zhàn)略口標(biāo)的關(guān)鍵時期，對水利提出了更高的要求。當(dāng)前水利發(fā)展面臨二個主要問題，即：江河防洪形勢依然嚴(yán)峻，防洪減災(zāi)體系不夠完善；水資源短缺導(dǎo)致供需矛盾尖銳；水生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢未得到有效遏制。洪澇災(zāi)害、干早缺水和水環(huán)境惡化二大水問題已對我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展產(chǎn)生全局性影響。進(jìn)入21世紀(jì)以后，水利面臨前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展這一國家目標(biāo)，應(yīng)在保持人與自然和諧、維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的原則下，繼續(xù)圍繞江河治理和調(diào)水工程的重大問題開展科學(xué)研究與科技創(chuàng)新，實現(xiàn)水科學(xué)研究的跨越發(fā)展。防洪減災(zāi)方面：大江大河防洪減災(zāi)戰(zhàn)略調(diào)整與洪水風(fēng)險管理；洪水監(jiān)測技術(shù)和預(yù)報網(wǎng)站的建設(shè)與管理；洪水資源化的技術(shù)與方法；大范圍早情動態(tài)監(jiān)測與預(yù)警；國家防汛凋度指揮系統(tǒng)現(xiàn)代化；分蓄洪區(qū)建設(shè)和有序發(fā)展戰(zhàn)略；水旱損失對生態(tài)環(huán)境影響評價與管理。長江黃河開發(fā)治理與生態(tài)建設(shè)方面：面向生態(tài)的長江上游水電開發(fā)與運用管理模式；三峽工程建成后長江防洪戰(zhàn)略研究；三峽工程建成后長江中下游河床演變響應(yīng)與江湖關(guān)系調(diào)整趨勢及控制措施；黃河水沙優(yōu)化配置與泥沙資源化研究；黃土高原侵蝕控制與生態(tài)修復(fù)的對策和方法；黃河下游河道整治與二級懸河治理；維持長江三角洲和黃河口生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的策略與技術(shù)。南水北調(diào)工程方面：東線工程水污染防治與水環(huán)境保護(hù)；中線工程水量調(diào)配和輸水安全保障；西線工程缺氧、復(fù)雜地質(zhì)條件下長隧洞關(guān)鍵技術(shù)；長距離輸水系統(tǒng)通信及自動化監(jiān)控；"四橫三縱"水網(wǎng)與國民經(jīng)濟(jì)布局和生態(tài)系統(tǒng)間的耦合關(guān)系、發(fā)展戰(zhàn)略。為了實現(xiàn)水科學(xué)的跨越發(fā)展，必須轉(zhuǎn)變治水觀念，強(qiáng)調(diào)在流域生態(tài)系統(tǒng)重建的大框架下部署防洪建設(shè).在風(fēng)險管理理念的指導(dǎo)下，實現(xiàn)主動適應(yīng)洪水、與自然協(xié)調(diào)共處的防洪戰(zhàn)略。充分認(rèn)識水資源作為基礎(chǔ)山然資源的戰(zhàn)略地位以及南水北調(diào)在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的戰(zhàn)略意義。建立節(jié)水型社會，堅持節(jié)水優(yōu)先、治污為本、多渠道開源的原則，保證水資源的可持續(xù)開發(fā)利用。調(diào)整和完善相關(guān)學(xué)科布局，加強(qiáng)學(xué)科基礎(chǔ)設(shè)施平臺建設(shè)，建立治河和水資源國家實驗室。加強(qiáng)江河開發(fā)治理的法制化和制度化建設(shè)，強(qiáng)化流域機(jī)構(gòu)的管理職能。7.2城市防災(zāi)減災(zāi)工程技術(shù)我國是世界上自然災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。每年因災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，約占國民生產(chǎn)總值的3%~5%。我國70%以上的大城市，半數(shù)以上的人口，75%以上的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值位于災(zāi)害頻發(fā)區(qū)。自然災(zāi)害嚴(yán)重地威脅著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展。我國在城市防災(zāi)減災(zāi)方面存在的主要問題是：城市人口密度與建筑密度過大；城市設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低，實際設(shè)防設(shè)施不足；城市防災(zāi)減災(zāi)中高新技術(shù)的研究和應(yīng)用與發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距。2020年我國城市防災(zāi)減災(zāi)的發(fā)展目標(biāo)是：建立與城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相適應(yīng)的城市災(zāi)害綜合防治體系和科學(xué)的防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃，綜合運用工程技術(shù)及法律、行政、經(jīng)濟(jì)、教育等手段，提高城市的綜合防災(zāi)減災(zāi)能力，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供保障。城市防災(zāi)減災(zāi)工程技術(shù)的主要研究重點是：防災(zāi)設(shè)施能力的提升與綜合利用技術(shù)；城市應(yīng)急反應(yīng)技術(shù)與救災(zāi)系統(tǒng)的高新技術(shù)。政府部門要從城市的綜合利益和長遠(yuǎn)利益出發(fā)，把防災(zāi)減災(zāi)工作和城市經(jīng)濟(jì)與建設(shè)發(fā)展同步規(guī)劃、沒計和實施。工程技術(shù)方面應(yīng)大力開展對城市災(zāi)害規(guī)律的研究，運用系統(tǒng)工程的理論與方法，建立完善的城市綜合防災(zāi)減災(zāi)體系。通過多學(xué)科學(xué)術(shù)交叉與合作，研究和開發(fā)數(shù)字城市減災(zāi)系統(tǒng)。抗震方面要適度提高大中城市的抗震設(shè)防要求，對可能產(chǎn)生地震次生災(zāi)害及其他連鎖反應(yīng)的建筑物、構(gòu)筑物和沒備，以及可能造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和社會影響的工程設(shè)施，制定特殊的抗震防災(zāi)措施。防火方面要深入研究計算機(jī)火災(zāi)?；夹g(shù)和模擬技術(shù)，建立火災(zāi)風(fēng)險評估理論和模型，建立合理的量化火災(zāi)風(fēng)險評價體系，逐步完善性能化設(shè)計方法和性能化規(guī)范體系。防洪方面要開展防洪工程加固與應(yīng)急搶險技術(shù)研究，城市防洪工程與城市其他功能有機(jī)結(jié)合的技術(shù)，充分發(fā)揮工程的綜合效益。地質(zhì)災(zāi)害方面要綜合采用工程措施及非工程措施盡快治理城市中危險性較高的邊坡和擋墻，綜合治理地面坍陷，并建立城市地質(zhì)災(zāi)害空間數(shù)據(jù)庫、城市地質(zhì)災(zāi)害管理與決策支持系統(tǒng)。反恐方面要開展建設(shè)工程抵御恐怖主義襲擊災(zāi)害的相關(guān)技術(shù)研究。7.3高壩水電工程技術(shù)高壩水電工程技術(shù)是以河川水利水電樞紐工程建設(shè)為對象，以高壩-水電站等建筑物的設(shè)計理論和方法為依據(jù)，以數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、固體力學(xué)、水力學(xué)與流體力學(xué)、工程地質(zhì)、水文水資源、水工材料學(xué)、水利施：工與管理學(xué)等為基礎(chǔ)的一門綜合性工程技術(shù)。能源作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，必須優(yōu)先發(fā)展。作為能源組成中不可缺少的水電，理應(yīng)得到優(yōu)先發(fā)展。預(yù)計國內(nèi)水電占電力的比重最終達(dá)到30%左右。而我國大壩技術(shù)創(chuàng)新方面與國際水平還有一定差距，我國高壩大庫工程艱巨復(fù)雜，遠(yuǎn)不是已有理論和經(jīng)驗可以解決的，特別是大壩設(shè)計建設(shè)中的問題，如大壩與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)，潰壩風(fēng)險、地震和超高速水流等破壞因子的影響，深埋大型地下洞室、新材料和高新技術(shù)在壩工中的應(yīng)用等，都還要進(jìn)行深入和系統(tǒng)的研究。預(yù)計2010年全國水電總裝機(jī)應(yīng)在1.65億千瓦到1.75億千瓦之間，到2020年將達(dá)到2.46億千瓦到2.7億千瓦。中國未來的高壩水電工程的主要特點是壩高庫大、泄洪流量大、地震烈度高、地質(zhì)條件復(fù)雜、地下廠房機(jī)組容量大，其規(guī)模和將遇到的問題的技術(shù)難度都居世界前列。我國水壩將躋身世界最前列，世界高壩-水電站建設(shè)將集中在我國，世界高壩水電工程的技術(shù)高峰在等待我們?nèi)ヅ实?，?yīng)著重在以下幾個研究方向有所突破、創(chuàng)新：在大壩的安全工作年限和極限估計方面建立量化的設(shè)計準(zhǔn)則；建立水壩對生態(tài)影響的評價模型和標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)水電建設(shè)與自然的和諧發(fā)展；開發(fā)潰壩的預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)，提高大壩安全管理水平；加大對壩工實踐中的新技術(shù)、新材料的開發(fā)應(yīng)用，促進(jìn)壩工建設(shè)現(xiàn)代化的進(jìn)程；解決兩部開發(fā)和跨流域引水中深埋長隧洞的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報技術(shù)。應(yīng)建方國家級高壩水電工程技術(shù)研究中心，開展深入細(xì)致的工程前期科研和方案論證工作；強(qiáng)化生態(tài)和環(huán)保意識，促進(jìn)高壩水電建設(shè)與自然的和諧發(fā)展；鼓勵創(chuàng)新，開展對新結(jié)構(gòu)形式、新構(gòu)造、新工藝等的研究，促進(jìn)新方法、新技術(shù)的推廣；重視工程質(zhì)量，完善施工監(jiān)理制度和質(zhì)量檢測體系；強(qiáng)化生態(tài)和環(huán)保意識.促進(jìn)高壩水電建設(shè)與自然的和諧發(fā)展。7.4海洋與港口工程技術(shù)(1)海洋工程技術(shù)我國是一個人口眾多、資源相對不足的發(fā)展中國家。人均礦產(chǎn)資源占有量不足世界人均水平的一半。居世界第53位，尤其是關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)命脈的石油、鐵、錳、銅、鉀鹽等大宗礦產(chǎn)的后備儲量嚴(yán)重不足。據(jù)預(yù)測，至2010年，我國石油、天然氣、富鐵、鉻、貴金屬、鉀鹽等45種主要礦產(chǎn)有近一半保有儲量將不能滿足要求。海洋油氣資源和其他海洋資源的開發(fā)將成為我國能源和資源開發(fā)的一項基本國策。我國海洋油氣儲量豐富，天然氣水化合物也是海底儲量豐富并且用途廣泛的資源，目前正在大規(guī)模的勘探之中。未來20年將是我國海洋資源開發(fā)蓬勃發(fā)展和大規(guī)模展開的重要時期?？傮w而言，結(jié)合我國海洋油氣和其他資源開發(fā)的需求，建立我國完善的近海海洋環(huán)境條件觀測體系，建立我國淺海和深海海洋平臺結(jié)構(gòu)獨立自主的設(shè)計和建造技術(shù)，發(fā)展海洋油氣資源開發(fā)保障技術(shù)，將是我國21世紀(jì)海洋工程技術(shù)的中長期發(fā)展目標(biāo)。戰(zhàn)略重點包括：近海工程環(huán)境觀測與工程地質(zhì)探測技術(shù)，淺海和深海海洋平臺智能結(jié)構(gòu)體系，海洋平臺結(jié)構(gòu)的智能安全監(jiān)測與控制技術(shù)，海洋平臺結(jié)構(gòu)的檢測、評定與維修技術(shù)，海洋油氣開采設(shè)施的監(jiān)測、診斷與應(yīng)急控制技術(shù)，海底管道的檢測與維修技術(shù)。海洋工程技術(shù)的發(fā)展要走研究、開發(fā)與工程應(yīng)用相結(jié)合，研究部門與產(chǎn)業(yè)部門相結(jié)合、國家投入、產(chǎn)業(yè)投入和企業(yè)需求相結(jié)合的道路，同時要走高技術(shù)發(fā)展的道路。建立國家級海洋工程技術(shù)研究中心，培植海洋工程技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化基地，抓緊制定海洋工程基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計和運行管理的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程。通過政策性的鼓勵和強(qiáng)制措施，拉動海洋油氣開發(fā)企業(yè)對海洋工程技術(shù)研究開發(fā)的投入，逐步建立以企業(yè)創(chuàng)新為主體的研究開發(fā)隊伍。土木工程和水利工程應(yīng)在寬口徑培養(yǎng)人才的基礎(chǔ)上設(shè)置海洋工程相關(guān)的高年級本科課程和研究生課程，加強(qiáng)從事海洋工程技術(shù)研究、開發(fā)和應(yīng)用的人才培養(yǎng)。(2)港口工程技術(shù)港口工程技術(shù)包括碼頭、防波堤、航道和大型成套裝卸工藝等主要項目，在我國國民經(jīng)濟(jì)和對外貿(mào)易發(fā)展中發(fā)揮了巨大的作用。我國港口工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與國際發(fā)展前沿對比仍有一定差距，主要表現(xiàn)在港口建沒總體上仍殘存著一定程度的貪大求全，重"量"輕"質(zhì)"，對經(jīng)濟(jì)效益重視不夠，對市場經(jīng)濟(jì)的靈敏度較差，在管理科學(xué)技術(shù)、信息、物流、節(jié)能、勞衛(wèi)、環(huán)保等方面尚很浮淺，缺少深入研究和技術(shù)理論的指導(dǎo)。應(yīng)重點研究重力式碼頭新型結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)，大型嵌巖鋼管樁碼頭成套技術(shù)，粉砂質(zhì)或淤泥粉砂質(zhì)海岸建港的泥沙淤積問題，"親水性"港工建筑物開發(fā)，深水防波堤技術(shù)，超重構(gòu)件的預(yù)制、出運、安裝成套技術(shù)，深水航道整治技術(shù)，海工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、海工高性能混凝土技術(shù)等，并力爭在大直徑圓筒結(jié)構(gòu)的沉放工藝，不同基巖大型鋼管樁的成樁規(guī)律研究和高性能混凝土的應(yīng)用，深水條件防波堤的沒計和施工，超重構(gòu)件的出運和安裝，粉砂質(zhì)海岸或粉砂淤泥質(zhì)海岸的洄淤研究，海工高性能混凝土的配比設(shè)計及應(yīng)用，港口裝卸工藝技術(shù)等方面取得突破。應(yīng)建立國家級港口工程技術(shù)研究中心，組成設(shè)計、科研院所、高校、施工單位聯(lián)合攻關(guān)組，采取理論聯(lián)系實際，洋為中用的方針，依托重大工程，分階段完成攻關(guān)任務(wù)。7.5橋梁與道路工程技術(shù)茅以升先生主持設(shè)計和監(jiān)造的杭州錢塘江大橋的建成，譜寫了中國近代橋梁史的新篇章。建國以來.我國在橋梁建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)取得了輝煌的成就，建成了一批居世界領(lǐng)先地位的大型橋梁，并在橋梁沒計理論、建筑材料、預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)、深水基礎(chǔ)工程等領(lǐng)域取得了顯著的成果。但是，也需要清醒地認(rèn)識到，我國在橋梁科技方面的原創(chuàng)性成果不多，多數(shù)設(shè)計存在缺乏創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差及設(shè)計不合理等問題；橋梁設(shè)計周期和施工工期過短，質(zhì)量難以保證；設(shè)計規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)落后，各種設(shè)計規(guī)范更新緩慢，落后于科技的發(fā)展。這些工程建設(shè)中亟待解決的問題都需要廣大科研和建設(shè)工作者開展更深入全面的工作。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國橋梁工程面臨的主要任務(wù)包括：建造跨越深闊海峽的特大跨橋梁；更快、好、省地建造大跨和中、小跨橋梁；對大量運營中的橋梁進(jìn)行檢測維護(hù)。為此，我國在橋梁技術(shù)領(lǐng)域一方面需要通過創(chuàng)新實現(xiàn)跨越式發(fā)展提高競爭力，以面對人世后發(fā)達(dá)國家的市場競爭；另一方面，面對超大跨度跨海大橋工程的技術(shù)難點，需要通過創(chuàng)新來改進(jìn)現(xiàn)有的傳統(tǒng)理論，同時還要研發(fā)新的材料、設(shè)備和工藝。伴隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的到來，橋梁工程也需要實現(xiàn)智能化、信息化和遠(yuǎn)距離自動控制的要求。此外，在橋梁沒計與施工中需要引入新的理念，建立結(jié)構(gòu)設(shè)計期的設(shè)計理念，確保大型橋梁工程結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和可靠性，并對相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改革和科學(xué)管理。為實現(xiàn)我國橋梁工程在21世紀(jì)取得跨越式發(fā)展的宏偉目標(biāo)，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對我國橋梁規(guī)范的制訂與修訂力度，縮短修訂周期；改變我國現(xiàn)行橋梁工程的建設(shè)體制，推行設(shè)計、施工總承包政策，實行設(shè)計監(jiān)理制度；重視橋梁工程設(shè)計、施工技術(shù)人員的繼續(xù)教育和專業(yè)培訓(xùn)，注重知識更新；提高對橋梁美學(xué)和工程質(zhì)量的重視程度；加強(qiáng)對既有橋梁的養(yǎng)護(hù)與維修；鼓勵參與國際重大工程投標(biāo)；增強(qiáng)我國在國際橋梁界的綜合競爭實力。8土木工程未來展望新世紀(jì)，我國的經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)快速發(fā)展，因此，土木工程建設(shè)將繼續(xù)增長，建設(shè)高潮不會突然停止，但會有起伏，也不會無限期地延續(xù)下去，不過，還將延續(xù)相當(dāng)長一段時間。譬如，為迎接西部大開發(fā)，甘肅省集中力量，全方位地加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，即大搞土木工程，近期全面加快公路、鐵路、機(jī)場、水利、能源、天然氣管道、通訊、廣播等建設(shè)，2000年固定資產(chǎn)投資將首次突破400億元。8.1建筑工程21世紀(jì)，隨著我國對外貿(mào)易的迅速發(fā)展，外商投資的迅猛增加，貿(mào)易中心、金融中心之類的高層、超高層建筑將繼續(xù)興建。盡管一些城市已作出規(guī)定，為保持歷史名城和古城風(fēng)貌，為改善市民的居住環(huán)境，不允許在城市中心區(qū)繼續(xù)興建高樓。但是，從節(jié)約土地考慮，高層建筑將繼續(xù)在城市中興建。并且，其結(jié)構(gòu)體系將會有新的發(fā)展。如：具有優(yōu)良的抗震、抗風(fēng)性能的預(yù)應(yīng)力懸掛結(jié)構(gòu)、采用H型鋼的鋼結(jié)構(gòu)以及鋼-砼組合結(jié)構(gòu)等新型高層建筑結(jié)構(gòu)體系將會出現(xiàn)。新世紀(jì)的建筑，仍將以混凝土結(jié)構(gòu)為主，但是，鋼結(jié)構(gòu)，包括型鋼混凝土和鋼管混凝土等組合結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用將獲得推廣。混凝土高層建筑或混凝土內(nèi)芯和周邊鋼框架組成的高層建筑或桁筒式高層建筑高度可能達(dá)到或超過500m。外伸結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用將有所推廣。局部鋼管混凝土柱高層建筑高度可能達(dá)到或超過380m，全鋼管混凝土高層建筑可能達(dá)到或超過350m。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國際化進(jìn)程的加快，各、省、市自治區(qū)的國際展覽中心等大跨度現(xiàn)代建筑將會大力興建。因此，滿足透明等現(xiàn)代要求的第三代玻璃幕墻結(jié)構(gòu)將有較大的發(fā)展和應(yīng)用。住宅建設(shè)將朝大開間結(jié)構(gòu)及節(jié)能、節(jié)材、改善生態(tài)環(huán)境的綠色建筑的方向發(fā)展。運用電子信息科技，加快建筑智能化。不論是高層建筑，大跨建筑還是住宅建筑，在設(shè)計和建造中都將更加重視結(jié)構(gòu)抗震及控制。同時，既有建筑物的加固、改造任務(wù)將不斷增加。采用碳纖維作結(jié)構(gòu)加固材料的技術(shù)將被大力推廣、應(yīng)用。8.2公路改革開放以來，公路建設(shè)盡管有了迅速的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比，還有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。這意味著今后我國公路建設(shè)的任務(wù)還相當(dāng)繁重。譬如，甘肅省為適應(yīng)西部大開發(fā)，加強(qiáng)交通基礎(chǔ)建設(shè)，僅1999年完成投資達(dá)41億元，其中公路重點建設(shè)完成投資30多億元。可見，公路建設(shè)大發(fā)展還將持續(xù)一段時期。8.3鐵道我國鐵道5萬多km。當(dāng)前，運輸任務(wù)日益繁重，列車載重量逐步提高，鐵路運輸已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。因此，我國鐵道建設(shè)任務(wù)還很艱巨。譬如，我國還將在世界屋脊建設(shè)青藏鐵路，全長達(dá)1100km，在昆明至拉薩間建滇藏鐵路，全長達(dá)1654km，橋隧總長將達(dá)710km。同時，提高列車運行速度，也是我國鐵道部門的當(dāng)務(wù)之急。我國第一條150km/h的準(zhǔn)高速鐵路)廣深線1994年投入運營以來，客運量穩(wěn)步提高。鐵路列車提速很有競爭力。因此，我國將會同日本、法國、德國、西班牙及意大利等國那樣修建高速鐵路。日本已把建設(shè)高速鐵路的目標(biāo)從"滿足運輸需要"發(fā)展到"滿足國土開發(fā)需要"。法國巴黎至里爾的北方線，速度已達(dá)300km/h。高速鐵路具有速度快、耗能少、安全好、污染小及占地少等優(yōu)勢，也是現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。不過，我認(rèn)為，我國應(yīng)接受德國的經(jīng)驗教訓(xùn)，他們搞了三十多年的磁懸浮高速列車試驗，終因經(jīng)濟(jì)等原因停止了。8.4橋梁和隧道中承式鋼管混凝土拱橋跨度可能達(dá)到或超過400m；用鋼管混凝土作支承骨架的上承式混凝土箱形截面拱橋跨度可能達(dá)到或超過450m；桁式組合拱橋跨度將超過350m。剛架橋跨度可能達(dá)到或超過320m。鋼結(jié)構(gòu)斜拉橋跨度可能達(dá)到或接近1000m；預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋?qū)⒖赡苓_(dá)到或接近600m；獨塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋跨度可能超過250m。我國鐵路隧道將可能超過20km，公路遂道在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將增大25~50%。將可能有多個城市開通地鐵，而有些城市將發(fā)展輕軌?？绾虻慕ㄔ鞂⒃龆?，我國也將是這樣。直布羅陀海峽橋?qū)⒖赡芘d建。這樣可能建造3000m或以上的懸索和斜拉組合的鋼橋，但索可能采用抗拉強(qiáng)度高的碳纖維或芳綸纖維代替鋼材以大幅度減輕(與鋼索比較輕80%)其重量。我國也將建成纖維懸索橋。如同建筑物那樣，舊有橋梁結(jié)構(gòu)采用纖維加固的場合將越來越多。越江隧道將會在南京、武漢等地的長江江面之下建成。8.5水利工程更多地開發(fā)水力發(fā)電，我國將建設(shè)更多的薄拱壩(t/H=0.1~0.15)?；炷凉皦胃叨葘⒖赡苓_(dá)到或超過300m。發(fā)展有混凝土面板的堆石壩(高度可能接近180~200m)和碾壓混凝土壩(高度超過155m)。在復(fù)雜地形上及震區(qū)建壩，壩基處理將更為完善，壩的計算更趨合理，非線性有限元