土木工程的課件比賽

土木工程的發(fā)展簡(jiǎn)史古代土木工程近代土木工程現(xiàn)代土木工程三個(gè)歷史時(shí)期墻內(nèi)豎有木柱茅草下密排樹枝起龍骨作用。d5~6m⑴.古代土木工程時(shí)間跨度長(zhǎng)。大致從新石器時(shí)代（約公元前5000年起開始至17世紀(jì)中葉)。具有代表性的工程有：

我國黃河流域的仰韶文化（約公元前5000~3000）遺址。建于公元前2700~2600年，其中以古王國第四王朝法老胡夫的金字塔最大。塔基呈方形，邊長(zhǎng)約230.5m,高約146m，用230余萬塊巨石砌成。斯芬克斯——人首獅身石雕像。建于公元前26世紀(jì)，長(zhǎng)57m，高20m。法老以此象征尊嚴(yán)。

長(zhǎng)城我國歷史上偉大工程之一。始建于公元前7~5世紀(jì)間的春秋、戰(zhàn)國時(shí)代。最早修筑長(zhǎng)城的是楚國，稱為“方城”。公元前214年，由秦始皇擴(kuò)建完成。隨后，各朝代都進(jìn)行過修筑、擴(kuò)建。其中以明代修筑規(guī)模最大，工程技術(shù)水平也最高。通常稱的明長(zhǎng)城為東起山海關(guān)，西止嘉峪關(guān)。

公元前770年秦襄公時(shí)期，人們?cè)靡阅静模ń孛娉叽鐬?50×150mm的方材）和青銅制金gang做成的木框架建筑房屋。

約公元前256~前251年（戰(zhàn)國時(shí)期）始建于秦昭王末年的四川都江堰大型引水樞紐，是世界歷史上最長(zhǎng)的無壩引水工程。四川都江堰大型引水樞紐，建于公元前256~251年，是世界歷史上最長(zhǎng)的無壩引水工程。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。都江堰工程主要有魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口進(jìn)水口三大部分構(gòu)成，科學(xué)地解決了江水自動(dòng)分流、自動(dòng)排沙、控制進(jìn)水流量等問題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國”。

岷江是長(zhǎng)江上游的一條較大的支流，發(fā)源于四川北部高山地區(qū)。每當(dāng)春夏山洪暴發(fā)之時(shí)，江水奔騰而下，從灌縣進(jìn)入成都平原，由于河道狹窄，古時(shí)常常引起洪災(zāi)，洪水一退，又是沙石千里。灌縣岷江東岸的玉壘山又阻礙江水東流，造成東旱西澇。秦昭襄王五十一年（公元前２５６年），李冰任蜀郡太守（太守相當(dāng)于現(xiàn)在的專員，或大于專員，小于省長(zhǎng)），他為民造福，排除洪災(zāi)之患，主持修建了著名的都江堰水利工程。都江堰的主體工程是將岷江水流分成兩條，其中一條水流引入成都平原，這樣既可以分洪減災(zāi)，又達(dá)到了引水灌田、變害為利。為此，李冰在其子二郎的協(xié)助下，邀集有治水經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)民，對(duì)岷水東流的地形和水情作了實(shí)地勘察，決心鑿穿玉壘山引水。在無火藥（火藥發(fā)明于東漢時(shí)期，即公元２５年至２２０年間）不能爆破的情況下，他以火燒石，使巖石爆裂(熱漲冷縮的原理)，大大加快了工程進(jìn)度，終于在玉壘山鑿出了一個(gè)寬２０公尺，高４０公尺，長(zhǎng)８０公尺的山口。（低水位每秒流速３公尺，高水位每秒流速６公尺）因形狀酷似瓶口，故取名“寶瓶口”，把開鑿玉壘山分離的石堆叫“離堆”。

寶瓶口引水工程完成后，雖然起到了分流和灌溉的作用，但因江東地勢(shì)較高，江水難以流入寶瓶口，李冰父子率眾又在離玉壘山不遠(yuǎn)的岷江上游和江心筑分水堰，用裝滿卵石的大竹籠放在江心堆成一個(gè)狹長(zhǎng)的小島，形如魚嘴，岷江流經(jīng)魚嘴，被分為內(nèi)外兩江。外江仍循原流，內(nèi)江經(jīng)人工造渠，通過寶瓶口流入成都平原。

為了進(jìn)一步起到分洪和減災(zāi)的作用，在分水堰與離堆之間，又修建了一條長(zhǎng)２００公尺的溢洪道流入外江，以保證內(nèi)江無災(zāi)害，溢洪道前修有彎道，江水形成環(huán)流，江水超過堰頂時(shí)洪水中夾帶的泥石便流入到外江，這樣便不會(huì)淤塞內(nèi)江和寶瓶口水道，故取名“飛沙堰”。飛沙堰的設(shè)計(jì)就是很好地運(yùn)用了“回旋流

”理論。

寶瓶口，是前山(今名灌口山、玉壘山)伸向岷江的長(zhǎng)脊上鑿開的一個(gè)口子，它是人工鑿成控制內(nèi)江進(jìn)水的咽喉，因它形似瓶口而功能奇持，故名寶瓶口。留在寶瓶口右邊的山丘，因與其山體相離，故名離堆。魚嘴的設(shè)置極為巧妙，它利用地形、地勢(shì)，巧妙地完成分流引水的任務(wù)，而且在洪、枯水季節(jié)不同水位條件下，起著自動(dòng)調(diào)節(jié)水量的作用。“魚嘴”是都江堰的分水工程，因其形如魚嘴而得名，它昂頭于岷江江心，把岷江分成內(nèi)外二江。西邊叫外江，俗稱“金馬河”，是岷江正流，主要用于排洪；東邊沿山腳的叫內(nèi)江，是人工人工引水渠道，主要用于灌溉；

在魚嘴以下的長(zhǎng)堤，即分內(nèi)、外二江的堤叫金剛堤。堤下段與內(nèi)江左岸虎頭岸相對(duì)的地方，有一低平的地段，這里春、秋、冬、三季是人們往返于離堆公園與索橋之間的行道的坦途，洪水季節(jié)這里浪花飛濺，是內(nèi)江的泄洪道。泄洪道，唐朝名“侍郎堰”、“金提”，后又名“減水河”，它固具有泄洪徘砂的顯著功能，故又叫“飛沙堰”。

中國歷代封建王朝建造的大量宮殿和廟宇建筑，均系木構(gòu)架結(jié)構(gòu)。它是用木梁、木柱做成承重骨架，用木制斗拱做成大挑檐。北京故宮太和殿。建于明永樂18年，（1420年）是故宮最壯觀的建筑，也是我國現(xiàn)存最大的木構(gòu)殿堂。殿建在三層漢白玉臺(tái)基上。

公元532~537年間建造在君士坦丁堡（今土耳其伊斯坦布爾）的索菲亞大教堂。該教堂為磚砌穹頂（圓形球殼），直徑30余米，穹頂高50余米，穹頂支承在大跨磚拱和用巨石砌筑的巨型柱（截面約7×10m）上。

趙州橋隋代趙州安濟(jì)橋，又稱趙州橋。橋?yàn)槌鐖A弧石拱，拱券并列２８道，凈跨３７．０２米，矢高７．２３米，上狹下寬總寬９米。主拱券等厚１．０３米，主拱券上有護(hù)拱石。在主拱券上兩側(cè)，各開兩個(gè)凈跨分別為３．８米和２．８５米的小拱，以瀉泄洪水，減輕自重。橋面呈弧形，。橋始建于隋·開皇十五年(公元５９５年），完工于隋·大業(yè)元年(公元６０５年），距今已有１406年。

山西應(yīng)縣木塔，建于公元1056年，塔高67.3m，八角形，底層直徑30.27m。該塔共9層，是我國保存至今的唯一木塔，也是現(xiàn)存的最高的木結(jié)構(gòu)之一。它雖經(jīng)多次大地震仍完整無損，足以證明我國歷史上木結(jié)構(gòu)的輝煌成就。西歐各國以意大利比薩大教堂和法國巴黎圣母院為代表的教堂建筑，都采用了磚石拱卷結(jié)構(gòu)。意大利比薩大教堂建于公元11到12世紀(jì)，系一組由教堂（1063~1118）、禮堂（1153）、鐘塔（1174~1350）組成的建筑群。巴黎圣母院建于1163~1250年，是法國早期哥特建筑的典型。平面寬約47m，長(zhǎng)約125m，可容近萬人。圣壇上部的尖塔高達(dá)90m。正面是一對(duì)高60余米的塔樓，下部有三個(gè)尖卷門洞?？坡〈蠼烫檬菤W洲北部最大的哥特式教堂，始建于13世紀(jì)中葉。在德國科隆。平面呈拉丁十字形，長(zhǎng)136.5m，寬45.7m，東端為7個(gè)小圓龕組成的半圓形卷廊，西立面有一對(duì)八角形塔樓，建于1842~1880年，高達(dá)150多米。小結(jié)：古代土木工程的特點(diǎn)這個(gè)歷史時(shí)期內(nèi)，土木工程所用材料最早只是當(dāng)?shù)氐奶烊徊牧?，如泥土、礫石、樹干、竹、茅草、蘆葦?shù)?，后來發(fā)展了土坯、石材、磚、瓦、木、青銅、鐵、鉛以及混合材料如草筋泥、混合土等。生產(chǎn)工藝、施工機(jī)具也很簡(jiǎn)單。⑵.近代土木工程近代土木工程的時(shí)間跨度為從17世紀(jì)中葉至20世紀(jì)中葉的300年間。主要特征是：

有力學(xué)和結(jié)構(gòu)理論作指導(dǎo)；.磚、瓦、木、石等建筑材料廣泛使用；混凝土、鋼材、鋼筋砼以及早期的預(yù)應(yīng)力砼得到發(fā)展。

施工技術(shù)進(jìn)步很大。這個(gè)歷史時(shí)期，土木工程在理論、材料、施工領(lǐng)域出現(xiàn)的具有重大意義大事有：

意大利科學(xué)家伽利略在1638年出版的著作《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》中論述了建筑材料的力學(xué)性質(zhì)和梁的強(qiáng)度，首先用公式表達(dá)了梁的設(shè)計(jì)理論。

英國科學(xué)家牛頓在1687年總結(jié)了力學(xué)三大定律，它們是土木工程設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)。

瑞士數(shù)學(xué)家歐拉在1744年出版的《曲線的變分法》建立了柱的壓屈理論，為分析土木工程結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定問題奠定了基礎(chǔ)。1825年納維建立了土木工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法；19世紀(jì)末里特爾等人提出了極限平衡的概念。這為土木工程的結(jié)構(gòu)理論分析打下了基礎(chǔ)。1824年英國人阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權(quán)，1850年開始生產(chǎn)。20世紀(jì)初，有人發(fā)表了水灰比等學(xué)說，才初步奠定了混凝土強(qiáng)度的理論基礎(chǔ)。1859年發(fā)明了貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法，使鋼材得以大量生產(chǎn)，并廣泛應(yīng)用于土木工程。1867年法國人莫尼埃用鐵絲加固混凝土制成花盆，并推廣到工程中，建造了一座蓄水池，這是應(yīng)用鋼筋砼的開端。1875年，他主持建造了第一座長(zhǎng)16m的鋼筋砼橋。1883年美國在芝加哥由稱為“摩天樓之夫”的詹萊（B.Jenney)建造的11層住宅保險(xiǎn)大樓，是世界最先用鐵框架（部分鋼架）承受全部大樓的重力，外墻僅為自承重墻的高層建筑。1889年，法國在巴黎建造了高300m的埃菲爾鐵塔，用鋼8000t。這是近代高層建筑結(jié)構(gòu)的萌芽。此外，由奧蒂斯（E.Otis)在19設(shè)計(jì)50年代初期發(fā)明的安全升降機(jī)也使高層建筑成為可能；他最先采用的是蒸汽動(dòng)力升降機(jī)，直到1857年在紐約才安裝了第一臺(tái)乘人用的電梯。十九世紀(jì)七十年代，在美國興起了芝加哥學(xué)派，它是現(xiàn)代建筑的美國的奠基者。南北戰(zhàn)爭(zhēng)以后，北部的芝加哥就取代了南部的圣路易斯城的位置，成為開發(fā)西部富源的前哨和東南航運(yùn)與鐵路的樞紐。隨著城市人口的增加，對(duì)于興建辦公樓和大型公寓是有利可圖的，特別是1873年的芝加哥大火，使得城市重建問題特別突出，為了在有限的市中心區(qū)內(nèi)建造盡可能多的房屋，于是現(xiàn)代高層建筑便開始在芝加哥出現(xiàn)，“芝加哥學(xué)派”（ChicagoSchool）也就應(yīng)運(yùn)而生。

關(guān)于摩天樓之父工程師詹尼（WilliamleBaronJenny,1832-1907）芝加哥學(xué)派最興盛的時(shí)期是在1883年到1893年之間。它在工程技術(shù)上的重要貢獻(xiàn)，是創(chuàng)造了高層金屬框架結(jié)構(gòu)和箱形基礎(chǔ)。在建筑造型上趨向簡(jiǎn)潔與創(chuàng)造獨(dú)特的風(fēng)格。

芝加哥學(xué)派的創(chuàng)始人是工程師詹尼（WilliamleBaronJenny,1832-1907）。1879年他建造了第一拉埃特大廈（FirstLeiterBuilding）七層貨棧，這是磚墻與鐵梁柱的混合結(jié)構(gòu)；1883-1885年又建造了芝加哥家庭保險(xiǎn)公司的十層框架建筑，但立面仍然是處理得很沉重的，還沒有完全擺脫古典的外衣。而1885-1887年，理查遜（H.H.Richardson）設(shè)計(jì)的芝加哥馬歇爾·菲爾德百貨批發(fā)商店（MarshallFieldWholesaleStore）雖然仍然采用傳統(tǒng)的磚石墻承重結(jié)構(gòu)，而在外形上已擯棄了哥特式和文藝復(fù)興式的虛假裝飾。它那簡(jiǎn)潔明確的手法，反映了芝加哥學(xué)派的顯著特征。

1.

禮堂旅館（AuditoriumHotel,AdlerandSullivan,1887-1889）大堂。建筑形式反映功能及結(jié)構(gòu)需要，在重點(diǎn)部位作裝飾。

2.

馬歇爾大廈（MarshallFieldandCo.Store）中庭及拱頂。

3.

馬歇爾大廈室內(nèi)，鑄鐵的柱子外面包以科林斯柱式

1891年，伯納姆與魯特（BurnhamandRoot）設(shè)計(jì)的蒙納諾克大廈（MonadnockBuilding）是一座16層的建筑，是當(dāng)時(shí)在芝加哥用磚墻承重的最后一幢高層建筑。在立面上，沒有壁柱，也沒有線腳裝飾，而光光的外表，曲線的檐口與突出的窗戶，不同于虛假的折衷主義，是合乎結(jié)構(gòu)邏輯的表現(xiàn)，使傳統(tǒng)磚石建筑采用了新的形式，符合當(dāng)時(shí)業(yè)主的功利與實(shí)惠的要求。1886年美國人杰克遜首先應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土制作建筑配件，后又制作樓板。1930年法國工程師弗涅希內(nèi)將高強(qiáng)度鋼絲用于混凝土。土木工程在鐵路、公路、橋梁建設(shè)中得到了大規(guī)模發(fā)展；1825年在英國人斯蒂芬森在英格蘭北部斯托克頓和達(dá)靈頓之間修筑了世界第一條長(zhǎng)21km的鐵路，1863年在倫敦又建造了世界第一條地下鐵道。1779年英國用鑄鐵建成跨度為30.5m的拱橋；1826年英國用鍛鐵建成建造了第一座跨度為177m的懸索橋；1890年英國又建成兩孔主跨的懸臂式桁架梁橋。這樣，現(xiàn)代橋梁的三種基本形式（梁式橋、拱橋、懸索橋）相繼出現(xiàn)。該橋（英國的科爾布魯克代爾橋）建于1779年。橋跨約30.5m，矢高13.7m，由五片半圓形拱肋組成。該橋完全模仿木拱橋的形狀。鋼材的出現(xiàn)，把鑄鐵（以及鍛鐵）橋送進(jìn)了橋梁歷史博物館。科爾布魯克代爾橋曾使用170年。

世界最古老的鑄鐵拱橋（CoaibrookdaleBridge)梅奈海峽橋，位于英國的威爾士，1826年建成。該橋是英國用鑄鐵建成的第一座懸索橋，主跨177米，為當(dāng)時(shí)世界上最大跨度的橋梁，現(xiàn)仍存在。梅奈海峽橋1890年由貝格（B.Baker)設(shè)計(jì)并建成的福斯橋（ForthBridge)位于英國愛丁堡附近，兩孔主跨達(dá)521m,耗鋼50000噸。屬于懸臂式桁架梁橋。福斯橋（ForthBridge)加拿大魁北橋QuebeeBridge該橋位于加拿大QuebeeCity，建于1917年。橋型鋼桁架（steeltrussbridge),跨度549m,已超過了英國的福斯橋，在該類型橋梁中主跨居世界第一。該橋從1897年設(shè)計(jì)和施工差不多用了20多年的時(shí)間，在建造過程中于1907.8.29、1916.9.11分別出現(xiàn)了兩次倒塌事故，1917.3建成通車。跨度549mTheCollapseofAugust29,1907TheCollapseofSeptember11,1916倫敦塔橋該橋位于泰晤士河口，是倫敦的標(biāo)志性建筑。1894年6月30日對(duì)公眾開放。該橋?qū)惗啬媳眳^(qū)連接成整體，河心建有兩墩，相距76m，墩上建有高聳的方形尖塔，在兩塔間建成一跨雙層兩用橋。下層是活動(dòng)橋，6車道橋面，可通行萬噸海輪；上層（高出水面43m處）為固定的人行橋。橋塔內(nèi)設(shè)樓梯上下，內(nèi)設(shè)博物館、展覽廳、商店、酒吧等。登塔遠(yuǎn)眺，可盡情欣賞泰晤士河上下游十里風(fēng)光。下層是活動(dòng)橋上層是人行橋1931~1942年，德國率先修筑了長(zhǎng)達(dá)3860km的高速公路網(wǎng)。1906年美國舊金山大地震，1923年日本關(guān)東大地震，這些自然災(zāi)害推動(dòng)了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和工程抗震技術(shù)的發(fā)展。⑶.現(xiàn)代土木工程時(shí)間跨度為20世紀(jì)中葉第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后至今。首先是社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)土木工程提出日益復(fù)雜和高標(biāo)準(zhǔn)的要求。一般表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：其特點(diǎn)表現(xiàn)為：A.土木工程功能化即土木工程日益同它的使用功能或生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合?！埠妥≌ㄖ镆蠼ㄖ⒔Y(jié)構(gòu)、給水排水、采暖、通風(fēng)、供燃?xì)?、供電等現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備結(jié)合成整體。巴西國會(huì)大廈。建于1957~1959巴西首都巴伐里亞。由國會(huì)上下議院、辦公樓和各部分廳室、服務(wù)房間等組成。240*80平臺(tái)27層板式辦公樓碗形穹窿會(huì)場(chǎng)建筑造型講究構(gòu)圖形式，體型簡(jiǎn)潔而對(duì)比強(qiáng)烈。蓬皮杜國家藝術(shù)和文化中心——綜合性文化建筑。建于1972~1977年。特點(diǎn)：建筑外觀、結(jié)構(gòu)、設(shè)備均暴露。沿街立面滿是彩色管道。工業(yè)建筑物圍繞生產(chǎn)工藝在功能要求方面越來越高。并向大跨度、超重型、靈活空間方向發(fā)展。大眾汽車制造廠CKD車間秦山核電站發(fā)展高科技和新技術(shù)對(duì)土木工程提出高標(biāo)準(zhǔn)要求。如核反應(yīng)堆、核電站；海洋工程等。B.城市建設(shè)立體化20世紀(jì)中葉以來，城市建設(shè)有三個(gè)趨向；——高層建筑的大量興起。由于城市人口大量積聚，密度猛增，用房緊張，地價(jià)昂貴，建筑物向空間發(fā)展。美國的高層建筑最多，高度在160~200m的就有100多幢。近10年來，我國、馬來西亞、新加坡等東南亞國家的高層建筑有很大發(fā)展。目前世界最高，828m.上海金茂大廈421m高，88層地下工程高速發(fā)展。如地下鐵道、商業(yè)街、停車庫、體育館、影劇院、工業(yè)廠房、地下倉庫等。廣州地鐵北京地鐵城市高架公路、立交橋大量涌現(xiàn)。C.交通運(yùn)輸高速化其標(biāo)志是：高速公路的大規(guī)模修建。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2007年底，全世界有80多個(gè)國家和地區(qū)擁有高速公路。據(jù)山東電臺(tái)報(bào)道，山東的高速公路是全國第一個(gè)跨2000km以上的省份。鐵路電氣化的形成和大量發(fā)展。南昆電氣化鐵路1964年10月世界鐵路運(yùn)營史第一塊高速金牌在日本誕生，時(shí)速為210km。1994年12月22日，我國第一條準(zhǔn)高速鐵路——廣深高速鐵路建成通車，時(shí)速為160km。我國第一條高速鐵路——京滬高速鐵路，全長(zhǎng)約1300km，實(shí)施全封閉、全立交，為客運(yùn)專線，設(shè)計(jì)時(shí)速為300km。我國最大的鐵路客車生產(chǎn)基地長(zhǎng)春客車廠，去年以來先后制造了3列時(shí)速200公里的鐵路客車，表明我國的高速鐵路核心制造技術(shù)水平正不斷提高。目前，在已經(jīng)掌握時(shí)速200公里生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，這個(gè)廠開始向時(shí)速300公里的鐵路客車技術(shù)沖擊，為鐵路進(jìn)一步提速做技術(shù)準(zhǔn)備。中國鐵道部將所有引進(jìn)國外技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)的CRH動(dòng)車組車輛均命名為“和諧號(hào)”，時(shí)速可達(dá)416.6公里/小時(shí)?！L(zhǎng)距離的海底隧道的出現(xiàn)。如日本越過津輕海峽連接本州（青森）與北海道（函館）的青函海底隧道長(zhǎng)達(dá)53.85km，是世界最長(zhǎng)的海底隧道。1990年貫通的英法海峽隧道長(zhǎng)50.5km。我國第一條水底隧道1970年建成,2.76km。香港海底隧道——長(zhǎng)距離的海底隧道的出現(xiàn)。膠州灣海底隧道是國內(nèi)長(zhǎng)度第一、世界排名第三的海底隧道。隧道及其接線工程全長(zhǎng)9.47公里，其中隧道長(zhǎng)度7.808公里，隧道海域段長(zhǎng)度4.095公里，工程概算總投資為70.62億元。隧道設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年，工程于2007年8月正式開工，2011年4月竣工，2011年6月30日正式通車。設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h,雙向六車道，4條公交線路通車運(yùn)行世界橋梁奇跡有“法國第一高橋”之稱的米洛高架橋與2004年完工，橋塔總高343米，橋長(zhǎng)2460米，寬32米，這座大橋的最高點(diǎn)比埃菲爾鐵塔還高23米。英國蓋特謝德千禧橋綽號(hào)為“眨眼橋”，因?yàn)闃蚩梢陨饋碜尨?/p>