(1)數(shù)力理論在現(xiàn)代重要工程中的應(yīng)用第一部分

數(shù)力理論在現(xiàn)代重要工程中的應(yīng)用第一章數(shù)力理論在現(xiàn)代重要工程中的應(yīng)用概述引言開(kāi)設(shè)這門(mén)課的目的、意義數(shù)學(xué)、力學(xué)的主要內(nèi)容1）數(shù)學(xué)：初等數(shù)學(xué)、高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)（積分變換，復(fù)變函數(shù)、線性代數(shù)、概率論、矢量分析與場(chǎng)論、數(shù)學(xué)物理方程等）2）力學(xué)：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、巖土力學(xué)等1.1在土木工程中的應(yīng)用一、土木工程1、定義：土木工程是建造各類(lèi)工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱(chēng)?？茖W(xué)關(guān)于事物的基本原理和事實(shí)的有組織有系統(tǒng)的知識(shí)。技術(shù)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種生產(chǎn)工藝、作業(yè)方法、設(shè)備裝置的總和。工程將自然科學(xué)的原理應(yīng)用到工農(nóng)生產(chǎn)部門(mén)中去而形成的各學(xué)科的總稱(chēng)。其目的在于利用和改造自然來(lái)為人類(lèi)服務(wù)，但工程并不等于科學(xué)。2、土木工程的范圍

房屋建筑工程土木工程

公路與城市道路工程

鐵道工程

橋梁工程

隧道工程

機(jī)場(chǎng)工程

地下工程

給水排水工程

港口碼頭工程國(guó)際上，水利工程也是3、土木工程需要解決的問(wèn)題形成人類(lèi)活動(dòng)所需的功能良好和舒適美觀的空間和通道；賴(lài)特所設(shè)計(jì)的“流水別墅”，被譽(yù)為是“二十世紀(jì)的藝術(shù)杰作”。能夠抵御自然或人為的作用力；中南加州大學(xué)醫(yī)院，采用鉛芯多層橡膠隔震器68個(gè)，多層橡膠隔震器81個(gè)。在1994年發(fā)生的6.7級(jí)地震中，6-8英尺高的花瓶等沒(méi)有一個(gè)掉下來(lái)，各種機(jī)器等均未損壞，醫(yī)院功能得到維持，成為防災(zāi)中心，起到十分重要的作用。充分發(fā)揮所采用材料的作用；美籍華人建筑師貝聿銘所設(shè)計(jì)的巴黎盧浮宮玻璃金字塔，被公認(rèn)為當(dāng)代建筑藝術(shù)最偉大的奇跡，其金屬支架的負(fù)荷超過(guò)了它自身的重量。利用有效的技術(shù)和組織，把社會(huì)所需要的工程建造成功；2008年北京奧運(yùn)會(huì)游泳中心和主體育場(chǎng)。二、土木工程專(zhuān)業(yè)歷史沿革

1952年，我國(guó)學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)的模式對(duì)土木工程系科進(jìn)行設(shè)置，所設(shè)立的工業(yè)與民用建筑專(zhuān)業(yè)專(zhuān)攻房屋建筑、道路專(zhuān)業(yè)專(zhuān)攻道路；后在1982年、1993年、1997年對(duì)專(zhuān)業(yè)目錄進(jìn)行了三次調(diào)整，堅(jiān)持拓寬專(zhuān)業(yè)口徑、增強(qiáng)適應(yīng)性的原則，自1993年工業(yè)于民用建筑專(zhuān)業(yè)改為建筑工程專(zhuān)業(yè)，1997年起將建筑工程、交通土建、地下工程等近十個(gè)專(zhuān)業(yè)合并為目前的“土木工程專(zhuān)業(yè)”。1.2我國(guó)高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)

人才培養(yǎng)目標(biāo)和素質(zhì)要求*本節(jié)內(nèi)容根據(jù)全國(guó)土木工程專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)制定的培養(yǎng)方案編寫(xiě)一、培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，掌握土木工程學(xué)科的基本理論和基本知識(shí)，獲得工程師基本訓(xùn)練并具有創(chuàng)新精神的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。畢業(yè)生能從事土木工程的設(shè)計(jì)、施工與管理工作，具有初步的項(xiàng)目規(guī)劃和研究開(kāi)發(fā)能力。目標(biāo)明確前程似錦二、素質(zhì)要求1、思想道德、文化和心理素質(zhì)

愛(ài)國(guó)、愛(ài)黨、有志向、為人民服務(wù)！敬業(yè)、守法、愛(ài)勞動(dòng)、有高尚道德！樂(lè)觀、向上、有修養(yǎng)、保持良好心態(tài)！

有容乃大無(wú)欲則剛2、知識(shí)結(jié)構(gòu)

知識(shí)結(jié)構(gòu)人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)相鄰學(xué)科知識(shí)政治、外語(yǔ)、法律、經(jīng)濟(jì)、哲學(xué)等。數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、信息、計(jì)算機(jī)等。力學(xué)、地質(zhì)、材料、測(cè)量、畫(huà)法幾何等?？睖y(cè)、設(shè)計(jì)、施工、防災(zāi)、專(zhuān)業(yè)法規(guī)等。努力學(xué)習(xí)吧！3、能力結(jié)構(gòu)

獲取知識(shí)的能力

能力結(jié)構(gòu)運(yùn)用知識(shí)的能力創(chuàng)新能力表達(dá)、管理和公關(guān)能力查閱文獻(xiàn)、獲取信息、不斷學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐結(jié)合、解決工程問(wèn)題科學(xué)研究、開(kāi)發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新圖文及口頭表達(dá)管理及人際關(guān)系4、其他良好的身體素質(zhì)—身體是革命的本錢(qián)！21世紀(jì)對(duì)工程技術(shù)人員各要求的排序！*摘自2000年9月在華沙召開(kāi)的世界工程教育大會(huì)。

對(duì)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)熱情；綜合能力；專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)；

第二章土木工程的內(nèi)涵

和發(fā)展簡(jiǎn)史

2.1土木工程的內(nèi)涵一、土木工程是一種工程分科用石材、磚、砂漿、水泥、混凝土、鋼材、木材、塑料等建筑材料修建房屋、鐵路、道路、橋梁、隧道、運(yùn)河、堤壩、港口等工程的生產(chǎn)活動(dòng)和工程技術(shù)，包括對(duì)上述各類(lèi)工程的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、建造、保養(yǎng)、維修等。

二、土木工程是一種學(xué)科—土木工程學(xué)指運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，力學(xué)、材料等技術(shù)科學(xué)知識(shí)以及土木工程方面的工程技術(shù)知識(shí)來(lái)研究、設(shè)計(jì)、修建各種建筑物和構(gòu)筑物的一門(mén)學(xué)科。

2.2土木工程的發(fā)展簡(jiǎn)史（土木工程的發(fā)展經(jīng)過(guò)了古代、近代和現(xiàn)代3個(gè)歷史時(shí)期）一、古代土木工程1、時(shí)間：公元前5000年至17世紀(jì)中葉。2、特點(diǎn)：材料：最早只是當(dāng)?shù)氐奶烊徊牧?，如泥土、礫石、樹(shù)枝、竹、茅草、蘆葦?shù)?，后?lái)發(fā)展了土坯、石材、磚、瓦、木、青銅、鐵、鉛以及混合材料如草筋、混合土等。

工藝技術(shù)：最早只是利用石斧、石刀等簡(jiǎn)單工具，后來(lái)發(fā)展了斧、鑿、鉆、鋸、鏟等的青銅和鐵制工具，興起了窯制和鍛燒加工技術(shù)，以及打樁機(jī)、桅桿起重機(jī)等施工機(jī)械。工程上的分工也日益細(xì)致，工種分化有木工、瓦工、泥工、土工、窯工、雕工、石工、彩畫(huà)工等。土木工程缺乏理論上的依據(jù)和指導(dǎo)，僅有一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和形象描述。盡管如此，古人還是創(chuàng)造了許多讓我們驚嘆的杰作!

3、古代有代表性的工程

距今約6000-7000年的西安半坡村遺址3、古代有代表性的工程

建于約公元前２６７０年的埃及大金字塔，原高１４６.５９米，塔基呈正方形，每邊長(zhǎng)約２３０多米，塔身由２３０萬(wàn)塊巨石組成，為建成大金字塔，一共動(dòng)用了１０萬(wàn)人花了２０年時(shí)間。3、古代有代表性的工程

建于約2000年前的古羅馬帝國(guó)競(jìng)技場(chǎng)，其直徑最長(zhǎng)處為188米，最短處為156米，可容8萬(wàn)人。3、古代有代表性的工程

帕特農(nóng)神廟建于公元前447年至前438年。神廟長(zhǎng)70米，寬31米，柱高10.5米。它結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)、比例合理，體現(xiàn)了希臘人理想的審美標(biāo)準(zhǔn)，即黃金分割律。3、古代有代表性的工程

索菲亞大教堂是拜占庭建筑風(fēng)格的代表作。主體呈長(zhǎng)方形，中央大穹窿圓頂直徑33米，頂部離地55米。東西兩端連接著兩個(gè)小穹窿圓頂，每個(gè)小圓頂又連接更小的圓頂。

3、古代有代表性的工程

長(zhǎng)城是我國(guó)古代勞動(dòng)人民勤勞和智慧的結(jié)晶，代表了我國(guó)燦爛的古代文明。3、古代有代表性的工程

公元590-608年間建造在河北省洨河上的隋代敞肩式單孔圓弧弓形石拱橋，即趙州橋。該橋全長(zhǎng)50.82米，橋面寬約10米，跨度37.02米，采用28條并列的石條砌成拱圈形成。拱圈矢高7.32米。該橋無(wú)論在材料使用、結(jié)構(gòu)受力、藝術(shù)造型和經(jīng)濟(jì)上都達(dá)到極高成就，是世界上最早的敞肩式拱橋，早于歐洲同類(lèi)橋約1000年。隋唐以前，中國(guó)已經(jīng)形成了梁橋、拱橋、索橋、浮橋這四大橋梁體系。

3、古代有代表性的工程

應(yīng)縣木塔，建于1056年，總高67.13米，底層直徑30米，是國(guó)內(nèi)外現(xiàn)存最古老最高大的木結(jié)構(gòu)塔式建筑。3、古代有代表性的工程

始建于秦末年的四川都江堰大型引水樞紐，是歷史上最大的無(wú)壩引水工程。此工程以灌溉為主，兼有防洪、水運(yùn)、供水等多種效益，一直沿用至今。其規(guī)模之大，規(guī)劃之周密，技術(shù)之合理，均為前所未有。二、近代土木工程1、時(shí)間：17世紀(jì)中葉至20世紀(jì)中葉。2、特點(diǎn)：有力學(xué)和結(jié)構(gòu)理論作為指導(dǎo)，伽利略建立的梁的設(shè)計(jì)理論、牛頓總結(jié)的力學(xué)三大定律、歐拉建立的柱的壓曲理論等為土木工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；磚、瓦、木、石等建筑材料得到日益廣泛的使用，混凝土、鋼筋混凝土以及早期的預(yù)應(yīng)力混凝土得到發(fā)展，工業(yè)發(fā)展給建筑業(yè)帶來(lái)新型建筑材料；施工技術(shù)進(jìn)步很大，建造規(guī)模日益擴(kuò)大，建造速度大大加快。

3、近代有代表性的工程

1859年發(fā)明的轉(zhuǎn)爐煉鋼法，使得鋼材得以大量生產(chǎn)并愈來(lái)愈多地應(yīng)用于土木工程。1889年建于巴黎的埃菲爾鐵塔就是最具代表性的工程之一，它高300m，重8500噸，是近代高層建筑的萌芽。3、近代有代表性的工程

1824年阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專(zhuān)利權(quán)，使得混凝土在土木工程中得到廣泛應(yīng)用。建于1931年的美國(guó)紐約帝國(guó)大廈，采用鋼框架結(jié)構(gòu)外包混凝土，高381米，102層，曾保持世界第一高長(zhǎng)達(dá)40年之久。美國(guó)人將帝國(guó)大廈的落成當(dāng)作紐約市從經(jīng)濟(jì)蕭條中復(fù)蘇的象征。3、近代有代表性的工程

1883年美國(guó)建成了主跨達(dá)486米現(xiàn)代懸索橋——布魯克林大橋。3、近代有代表性的工程

金門(mén)大橋建于1937年，主跨1270米，是第一座路徑超過(guò)千米的大橋。3、近代有代表性的工程

第二章土木工程的內(nèi)涵和發(fā)展簡(jiǎn)史建于1932年的港灣大橋，及建于1973年的悉尼歌劇院。三、現(xiàn)代土木工程1、時(shí)間：20世紀(jì)中葉第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后至今。2、特點(diǎn)設(shè)計(jì)理論日趨完善，尤其隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)計(jì)算方法更加精確，設(shè)計(jì)手段自動(dòng)化程度不斷提高；鋼材、混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等材料應(yīng)用更為成熟和廣泛，鋁合金、塑料、纖維等新材料迅速發(fā)展，建筑材料呈現(xiàn)輕質(zhì)高強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)；2、特點(diǎn)施工技術(shù)和設(shè)備更為先進(jìn)，大型吊裝設(shè)備、混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)、盾構(gòu)機(jī)等設(shè)備的出現(xiàn)解決了大型工程、高難工程的建造問(wèn)題，施工效率顯著提高；土木工程建設(shè)更注重節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能環(huán)保材料的利用、建筑垃圾回收利用、污水處理、生態(tài)建筑、智能建筑等為成為土木工程發(fā)展的新方向。3、現(xiàn)代有代表性的工程

材料、施工技術(shù)設(shè)備、設(shè)計(jì)理論的發(fā)展，使摩天大樓、跨海大橋、海底隧道等工程的建造成為可能！3、現(xiàn)代有代表性的工程

中國(guó)臺(tái)北的101大廈，高508米、101層，是目前世界上已建成的第一高樓。3、現(xiàn)代有代表性的工程

馬拉西亞吉隆坡雙塔大廈，地上88層、高452米。3、現(xiàn)代有代表性的工程

位于芝加哥的西爾斯大廈，110層、高443米，曾保持世界第一20多年。3、現(xiàn)代有代表性的工程

上海金茂大廈，88層、高421米。3、現(xiàn)代有代表性的工程

香港國(guó)際金融中心，88層、高420米。3、現(xiàn)代有代表性的工程

日本明石海峽大橋，目前世界上主跨最長(zhǎng)的懸索橋，大橋全長(zhǎng)3910m,主跨長(zhǎng)1991m,橋塔高280m。3、現(xiàn)代有代表性的工程

南京長(zhǎng)江二橋，建成于2001年，主跨628米，世界排名第三的斜拉橋。3、現(xiàn)代有代表性的工程

盧浦大橋全長(zhǎng)3900米，主橋?yàn)槿摻Y(jié)構(gòu)，主跨550m，是目前世界上跨度最大的鋼結(jié)構(gòu)拱橋。3、現(xiàn)代有代表性的工程

重慶萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋，建于1997年，主跨420米。3、現(xiàn)代有代表性的工程

杭州灣跨海大橋全長(zhǎng)36公里，居世界第一；建成后將縮短寧波至上海間的陸路距離120公里，

3、現(xiàn)代有代表性的工程

世界上海拔最高的公路之一青藏公路。3、現(xiàn)代有代表性的工程

國(guó)內(nèi)第一座海底隧道—翔安隧道。

3、現(xiàn)代有代表性的工程

三峽工程是世界最大規(guī)模的水利樞紐工程，它的許多指標(biāo)都突破了世界水利工程的紀(jì)錄。3、現(xiàn)代有代表性的工程

國(guó)家體育場(chǎng)?？扇菁{8萬(wàn)人。平面為橢圓形,長(zhǎng)軸340m短軸292m。屋蓋有一個(gè)146m×76m的開(kāi)合屋蓋?？傆娩摿窟_(dá)16萬(wàn)t。3、現(xiàn)代有代表性的工程

中央電視臺(tái)新臺(tái)址，總投資約50億人民幣，2003年10月開(kāi)工建設(shè)，2008年正式運(yùn)行。3、現(xiàn)代有代表性的工程

新興的綠色生態(tài)建筑。4、土木工程新挑戰(zhàn)許多構(gòu)想等待實(shí)現(xiàn)！

阿聯(lián)酋“伯吉迪拜”塔樓新廣州電視塔4、土木工程新挑戰(zhàn)許多構(gòu)想等待實(shí)現(xiàn)！

俄羅斯欲建白令海峽海底隧道，連接亞洲和北美，全長(zhǎng)103公里，世界最長(zhǎng)，建成后坐火車(chē)可從北京直達(dá)紐約。4、土木工程新挑戰(zhàn)一些問(wèn)題需要解決！

1995年日本神戶地震。4、土木工程新挑戰(zhàn)一些問(wèn)題需要解決！

巴黎戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)發(fā)生屋頂坍塌事故

。4、土木工程新挑戰(zhàn)一些問(wèn)題需要解決！

美國(guó)舊金山奧克蘭海灣橋在地震中遭到的破壞。4、土木工程新挑戰(zhàn)一些問(wèn)題需要解決！

紐約世界貿(mào)易中心遭襲。第三章土木工程材料

3.1土木工程材料的一般性質(zhì)一、土木工程材料的分類(lèi)1、按材料組成：

3.1土木工程材料的一般性質(zhì)

第三章土木工程材料非金屬材料

材料分類(lèi)無(wú)機(jī)材料金屬材料有機(jī)材料有色金屬黑色金屬砂、石、磚、瓦、水泥、石灰、混凝土、砂漿、無(wú)機(jī)纖維、玻璃木材、瀝青、油漆、有機(jī)纖維、塑料生鐵、鑄鐵、碳素鋼、合金鋼鋁、鉛、銅、鋅、錫等及其合金2、按材料的作用：

3.1土木工程材料的一般性質(zhì)

第三章土木工程材料

土木工程材料承重材料圍護(hù)材料膠結(jié)材料裝飾材料承受各種作用力，主要有：鋼材、混凝土、木材、石材、磚、砌塊等。保持空間和通道使用功能，主要有：磚、砌塊、輕質(zhì)混凝土、保溫材料等。創(chuàng)造優(yōu)美和舒適環(huán)境，主要有：石材、玻璃、油漆、木材、墻地面飾面材料等。水泥、石灰、石膏、瀝青二、土木工程材料的性質(zhì)

3.1土木工程材料的一般性質(zhì)

第三章土木工程材料

材料性質(zhì)物理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)密度、含水率、吸水性、透水性、導(dǎo)熱性、耐火性、收縮膨脹等。耐久性強(qiáng)度、變形、彈性、塑性、韌性等。強(qiáng)度、變形、彈性、塑性、韌性等。3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介一、鋼材1、材料：結(jié)構(gòu)工程中所用的鋼材的主要成分是鐵（Fe,約占99%)和少量的碳(C）。當(dāng)碳的含量不超過(guò)0.22%時(shí)稱(chēng)為低碳鋼。若含有少量錳(Mn),硅(Si),釩(V)等元素,就成為低合金鋼。2、種類(lèi)：型鋼、板材、管材和線材。型鋼、板材、管材可通過(guò)焊接、鉚接、螺栓連接的方式組合，做成鋼結(jié)構(gòu)。線材主要指鋼筋、鋼絲和鋼絞線，主要用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料型鋼與鋼結(jié)構(gòu)3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料鋼結(jié)構(gòu)廠房與連接節(jié)點(diǎn)3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料彩色壓型鋼板3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料光面鋼筋變形鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼絲3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具。OVM15、OVM13張拉端錨具

3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料鋼筋的邦扎與連接3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料預(yù)應(yīng)力混凝土樓板施工圖片一、鋼材3、特點(diǎn)：材料均質(zhì)，強(qiáng)度高，塑性好，便于加工和安裝，耐火性差，易于銹蝕，維護(hù)費(fèi)用高。3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料二、混凝土1、材料：是一種由水泥、水、粗骨料（石子）、細(xì)骨料（砂）按一定比例摻和而成的“人工石材”。常簡(jiǎn)寫(xiě)為“砼”。2、種類(lèi)：按強(qiáng)度分為普通強(qiáng)度混凝土（C50以下）和高強(qiáng)度混凝土（C50及以上）。按組成成分及性能特點(diǎn)可分為：普通混凝土、輕骨料混凝土、加氣混凝土、耐酸（堿）混凝土、耐熱混凝土等。3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料二、混凝土3、混凝土外加劑：在混凝土拌和物中摻入不超過(guò)水泥重量的5%、且能使混凝土按要求改變性質(zhì)的物質(zhì)稱(chēng)為混凝土外加劑。如：減水劑、引氣劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、速凝劑抗凍劑、著色劑、脫模劑等。

4、特點(diǎn)：可模性、耐久性、耐火性、整體性都很好，易于就地取材，價(jià)格較低，抗壓強(qiáng)度比磚、石、木等都高；但其自重較大，抗拉強(qiáng)度低，施工比較復(fù)雜，工序多，工期長(zhǎng)，抗拉強(qiáng)度低，易產(chǎn)生裂縫。3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料3.2主要土木工程材料簡(jiǎn)介

第三章土木工程材料混凝土的運(yùn)