土木工程概論論文土木工程走可持續(xù)發(fā)展

摘要：土木工程是人類歷史上年代最久遠(yuǎn)的“技術(shù)科學(xué)”，作為一種系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)活動，土木工程的實質(zhì)是生產(chǎn)的過程，是一種技術(shù)過程。土木工程也是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱，它既指工程建設(shè)的對象，即建在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施，也指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測設(shè)計、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)。作為一個重要的基礎(chǔ)學(xué)科，土木工程有其重要的屬性：綜合性，社會性，實踐性，技術(shù)經(jīng)濟與藝術(shù)統(tǒng)一性。隨著人類社會的進(jìn)步而發(fā)展，土木工程至今已經(jīng)演變成為大型綜合性的學(xué)科，并已經(jīng)出許多分支，如：建筑工程，鐵路工程，道路工程，橋梁工程，特種工程結(jié)構(gòu)，給水排水工程，港口工程，水利工程，環(huán)境工程等學(xué)科。土木工程共有六個專業(yè):建筑學(xué)，城市規(guī)劃，土木工程，建筑環(huán)境與設(shè)備工程，給水排水工程和道路橋梁工程。通過一個學(xué)期土木工程概論課的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)深深地感受到土木工程涵蓋的廣泛，體味了前人取得的成就，也領(lǐng)悟了作為一名土木工程師的重大責(zé)任。當(dāng)然，我們不能沉浸于現(xiàn)已取得的輝煌成就，止步不前。我們還應(yīng)當(dāng)與時俱進(jìn)，去挖掘，去發(fā)現(xiàn)，去思考，去想象，去創(chuàng)新。在此，作為一名中國未來的土木工程師，我想結(jié)合土木工程的歷史，結(jié)合我國的國情和世界形勢，談一談土木工程的可持續(xù)發(fā)展之路。MyknowledgeaboutcivilengineeringhasbeenbroadenedsinceIbecameastudentofTongjiUniversity.Civilengineeringisaformofhumanactivity.Humanbeingspursuedittochangethenaturalenvironmentfortheirownbenefit.Buildings,transportations,facilities,infrastructuresareallincludedincivilengineering.Thedevelopmentofcivilengineeringhasalonghistory.Ourseniorshadleftalotofgreatconstructionstous.Forexample,ZhaoZhouBridgeistherepresentativeofourChinesecivilengineeringmasterpieces.Ithasahistoryofmorethan1300yearsandisstillserviceatpresent.Civilengineeringhasbeensorapiddevelopmentoftheperiod.Alotofnewbridgeshavebeenconstructed,andmanygreaterplansareunderdiscussion.Chinaisalargecounty.Andsheisstillwelldeveloping.SothiserawillbebothexcitingandrewardingfortheChineseCivilEngineers.Andofcourse,civilengineering’sfutureispromising.However,civilengineerswillbefacingmorecomplexproblems.Weshouldpayattentiontothegrowingpopulationandalotofdeterioratinginfrastructures.Weshouldprepareforthepossibilityofnaturaldisasters.Tomeetgrowneedsinthefuture;weshouldalsotrytoupdateallthetransportationsystems.Todealwiththeseproblems,wewillhavetodevelopinnovativeandenterprisingskills.Andweshouldchooseawaythatwecangocontinuously.HazardMitigationmaybeagreatchoice.Notonlycanitsavemoneyinthelongrun,butalsoavoidgettingintoanembarrassingsituationinwhichwehavetorebuildallthebrokenbuildings.Andweshouldalsousemoreenvironmentallyfriendlymaterialswhendesigningorconstructingnewbuildings.Well,tobeabrilliantcivilengineerisnoteasy.Today,engineeringisasyntheticsystem.Itnotonlydependsontraditionalmechanics,butalsocloselyrelatedtoadvancedscience.SoPhysics,Chemistry,MaterialScience,ComputerScienceandperhapsmoreareallinourcivilengineeringprogram.Tobeagoodcivilengineer,weshouldhavetheabilitytoapplytheknowledge,todesignasystem,acomponent,oraprocedureofconstruction.Weshouldalsobeabletoconductexperimentsandexplaintheresults.Furthermore,anengineerneverworksalone,soweshallcooperatewithworkingteam,andtryourbesttocommunicateeffectively.I’mverygladtobeastudentinthiswonderfulfield.AndIwilltrymybesttobeasuccessfulcivilengineer,tomakecontributionstoourmotherland.1.對土木工程的歷史、現(xiàn)狀和未來發(fā)展的認(rèn)識1.1.1古代土木工程古代土木工程具有很長的時間跨度，它大致從公元前5000年的新石器時代到17世紀(jì)中葉，前后約7000年。在房屋建筑、橋梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了輝煌的成就。一些文明古國的不少傳世杰作，至今巍然屹立。譬如我國的長城，埃及的金字塔等。公元6世紀(jì)建成的趙州橋，是世界上最早的敞肩式拱橋，于1991年被美國土木工程學(xué)會選為世界上地12個土木工程里程碑。1.2近代土木工程近代土木工程的時間跨度從17世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉，前后約300年時間。在此期間，建筑材料從以天然材料為主轉(zhuǎn)向以人造材料為主，建造理論也從主要以總結(jié)長期建造經(jīng)驗向重視科學(xué)兼顧經(jīng)驗轉(zhuǎn)變。建造技術(shù)方面，一些性能優(yōu)異的大型機械伴隨著各種極為有效的施工方法的出現(xiàn)，使得人們開始能建造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或所處環(huán)境惡劣的土木工程。期間建成的埃菲爾鐵塔、帝國大廈和金門懸索橋，至今仍不失為偉大的土木工程。1.1.3現(xiàn)代土木工程現(xiàn)代土木工程起始于20世紀(jì)中葉。發(fā)展至今，土木工程在建筑材料、結(jié)構(gòu)理論和建造技術(shù)方面都取得了極其巨大的進(jìn)步。建筑材料方面，高強度混凝土、高強低合金鋼、高分子材料、鋼化玻璃越來越多地出現(xiàn)在建筑上。結(jié)構(gòu)理論方面，利用電子計算機強大的運算和繪圖能力，力學(xué)分析和計算的結(jié)果更加符合結(jié)果的實際情況，使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計上更為可靠。對于建筑技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展到機一電一計算機的一體化，施工過程中，不論是上天、入地還是翻山、下海，都已不是施工的障礙了；而焊接技術(shù)的普遍使用，也使得鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展進(jìn)入了一個新的階段。現(xiàn)代土木工程造就的舉世矚目的建筑有：我國臺北的國際金融中心，上海金茂大廈，馬來西亞吉隆坡的石油大廈雙塔樓，法國的諾曼底斜拉橋等。1.2對土木工程的現(xiàn)狀的認(rèn)識現(xiàn)今的土木工程，正日益同它的使用功能或生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。公共和住宅建筑物要求的建筑、結(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)備日益結(jié)合成為整體。工業(yè)建筑物則要求恒溫、恒濕、防微振、防腐蝕、防輻射、防火、防爆、防磁、防塵、防高（低）溫、耐高（低）濕，并向大跨度、超重型、靈活空間方向發(fā)展。另外，高層建筑大量興起，地下工程高速發(fā)展，城市高架公路、立交橋大量出現(xiàn)，并逐步實現(xiàn)交通運輸高速化、水利工程大型化。值得一提的是我國實行改革開放以后，綜合國力有了很大提高，已具備更大規(guī)模開發(fā)和利用水資源的條件，如三峽水利樞紐，南水北調(diào)工程等都是世界一流的大型水利工程。3對土木工程未來發(fā)展的認(rèn)識隨著我國改革開放的不斷深入和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，中國將面臨一個更大規(guī)模的建設(shè)高潮。可以說，我們正面臨著一個伴隨著國民經(jīng)濟飛躍的土木工程大發(fā)展的大好時期。而且這樣一個優(yōu)良的發(fā)展環(huán)境已經(jīng)受到并將繼續(xù)受到西方國家的急切關(guān)注。作為跨世紀(jì)的一代，這一大好形勢為我們提供了空前難得的施展才干、向國際水平?jīng)_擊的良好機遇。同時，我們也深深感到，這是一個“機遇”與“挑戰(zhàn)”并存、“合作”與“競爭”交織、“創(chuàng)新”與“循舊”相爭的時代，如何把握世紀(jì)之交時土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢，開創(chuàng)具有中國特色、具有國際一流水平的土木工程學(xué)科的新紀(jì)元，是對我們跨世紀(jì)一代人的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。我的感受和認(rèn)識：中國的土木工程要走可持續(xù)發(fā)展之路我國的土木工程有自己的特殊性?！爸袊鞘澜缟先丝谧疃嗟膰?，一項大資源被13億一除即變得微不足道，而一個小問題乘以13億就成了大問題。”劉西拉教授此語切實道出了我國的困難之所在。我國的煤、石油、天然氣、水、森林總量均居于世界前列，而人均占有量卻全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染問題已經(jīng)成為我國所面臨的四大嚴(yán)酷問題。走可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫。而土木工程，也必當(dāng)立足長遠(yuǎn)，走出一條可持續(xù)發(fā)展之路。放眼世界，美國的現(xiàn)代化進(jìn)程可謂先進(jìn)，而現(xiàn)今資料表明：未來美國要投入16000億美元來解決已建工程的不安全狀態(tài)，譬如，氯離子所引發(fā)的建筑銹蝕等等。作為當(dāng)代土木工程師，在傳承前人輝煌成就的同時，也必須多多吸取已出事故的教訓(xùn)，在今后的工作中進(jìn)行創(chuàng)新改良，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2.1發(fā)展高新技術(shù)，應(yīng)用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展土木工程在實際使用過程中，會出現(xiàn)不同程度的損傷或性能退化，這將影響起承載能力和耐久性，甚至引發(fā)嚴(yán)重的工程事故，帶來重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，產(chǎn)生嚴(yán)重的社會影響。因此，從建筑建成的一刻起，就要做好健康監(jiān)測、修復(fù)和加固的準(zhǔn)備。隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)、計算機與通訊技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)動力分析理論的迅速發(fā)展，人們提出了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的概念，給土木工程的發(fā)展帶來革命性的變化。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結(jié)構(gòu)上安裝各種傳感器，自動、實時地測量結(jié)構(gòu)的環(huán)境、荷載、響應(yīng)等，對結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行評估，科學(xué)有效地提供結(jié)構(gòu)養(yǎng)護管理的決策依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)安全運營，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。近年來，大型土木工程特別是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測技術(shù)成為國內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點，通過科研和工程技術(shù)人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內(nèi)外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區(qū)的青馬大橋，韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國CommodoreBarry橋和加拿大Confedration橋等。像這樣，通過發(fā)展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警，在第一時間發(fā)現(xiàn)建筑可能出現(xiàn)的問題，及時進(jìn)行修復(fù)與加固，既避免了可能出現(xiàn)的建筑事故，也基本解決了建筑過快老化損壞，不得不拆去重修的尷尬局面，及由此造成的大量經(jīng)濟、資源、時間上的浪費，實現(xiàn)建筑使用的可持續(xù)發(fā)展。2.2合理利用自然資源，注重既有土木工程設(shè)施的再利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展“可持續(xù)發(fā)展是在不犧牲后代并滿足其需要能力的條件下，滿足當(dāng)前的需要”。合理利用自然資源，則要在土木工程的建設(shè)、使用和維護過程中，土木工程師主動做到節(jié)能節(jié)地，并最大限度地發(fā)揮既有土木工程設(shè)施的作用。比如，我們可以充分利用建筑綠化，在夏季有效降低灰磚墻表面溫度，從而減少空調(diào)的使用量；可以使用節(jié)能保溫型的多孔磚或復(fù)合墻體作為墻體材料，達(dá)到冬季保溫隔熱的作用；還可以太陽能、地下熱能等新能源，減少不可再生資源用量的減少。另外，對既有建筑的再利用也是可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。這方面，上海已經(jīng)取得不少成功的經(jīng)驗：大量不用的廠房，很多已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檎褂[廳、辦公樓、藝術(shù)家工作室等。這樣的改造再利用，既符合現(xiàn)代使用的要求，又節(jié)約了能源，避免了浪費，不失為一種有效的辦法。2.3開發(fā)利用再生資源和綠色資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展世界上每年拆除的廢舊混凝土，工程建設(shè)產(chǎn)生的廢舊混凝土等均會產(chǎn)生巨量的建筑垃圾。我國每年的施工建設(shè)產(chǎn)生的建筑垃圾達(dá)4000萬噸，產(chǎn)生的廢混凝土就有1360萬噸，清運處理工作量大，環(huán)境污染嚴(yán)重。此外，我國是20年來世界水泥生產(chǎn)的第一大國，而這本身是一項高耗資源、高耗能、污染環(huán)境的行業(yè)。與其他材料相比，鋼材和再生混凝土較為符合綠色建材的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展這樣的綠色建材。對此，日本的愛知世博會，給我們上了生動的一課：材料方面，世博會的各種建筑材料表面上看很高檔，但是很多都是廢物利用。許多木版都是由建筑用木材廢料加工而成，到處擺放的坐椅，是電視機殼粉碎后制成。豐田展館內(nèi)壁由回收的廢紙加工而成，長久會場日本館，既追求了人與自然和諧，也節(jié)約了經(jīng)濟開支，所使用的大部分鋼材和木料，都可以回收利用。同時，竹壁的優(yōu)越性在3到9月愛知的酷暑也顯現(xiàn)無遺。竹子本身的性能大大降低了室內(nèi)溫度，空調(diào)的使用也明顯減少。這一點給了我眾多的思考：在建筑選材方面，在合適之處應(yīng)用自然的可再生資源，節(jié)約開支的同時，也實現(xiàn)了生態(tài)與建筑的和諧可持續(xù)發(fā)展，何樂而不為呢？另外，在日本愛知世博會長久手會場，繭狀日本館為減少熱負(fù)荷，利用墻面綠化、生物降解塑料材料和間伐木材（森林中被砍掉的細(xì)木材）實現(xiàn)了環(huán)保功能。以“自然的智慧”為主題的愛知世博會，展館建設(shè)大量應(yīng)用現(xiàn)代科技成果，突出環(huán)保性和功能性，反映出人類對自然美的孜孜追求。而這，也應(yīng)當(dāng)是未來土木工程師要學(xué)習(xí)和發(fā)展的方向。我國建筑中，李國豪教授設(shè)計的揚浦大橋也堪稱經(jīng)典。引橋部分的螺旋式上升結(jié)構(gòu)，節(jié)約人民幣數(shù)億元，是土木工程實現(xiàn)經(jīng)濟性可持續(xù)發(fā)展的典范。當(dāng)然，可持續(xù)發(fā)展，絕不是一味地追求節(jié)省，而是要尋求一種最合理的中間狀態(tài)，既要保證建筑有足夠的創(chuàng)意，也要追求完美的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，以最少的投入獲得最大的效益。我們依舊還是要創(chuàng)造經(jīng)典，但是絕不能建立在揮霍金錢，建立在耗費更多的資源、能源的基礎(chǔ)之上?，F(xiàn)今，建筑世界已經(jīng)進(jìn)入到生態(tài)美學(xué)的時代，注重文化、生態(tài)、工程與環(huán)境之間的關(guān)系，注重人性化、節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展，才是當(dāng)代工程師的著眼方向。3.身邊的土木工程實例我已經(jīng)在上文中提及了許多土木工程實例，也述說了我對它們的一些認(rèn)識。下面，我想注重談一下對蘇通大橋的了解。蘇通大橋連接蘇州與南通兩座古城，如今正在顯露雄姿。這座全長32.4公里的大橋，是在建中的世界第一大橋。據(jù)蘇通大橋建設(shè)副總指揮何平介紹，蘇通大橋由跨江大橋工程和南、北岸接線工程三部分組成。全線采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)。大橋總投資約64.5億元，預(yù)計2008年底建成。蘇通大橋的建設(shè)過程將攻克一系列世界性難題，并創(chuàng)造四個世界之最。最大主跨。蘇通大橋為斜拉橋。斜拉橋自上世紀(jì)50年代開始修建，世界上已建成的各類斜拉橋有200余座。目前世界上已建成的最大跨徑斜拉橋為主跨890米的日本多多羅大橋，在建的香港昂船洲大橋主跨1018米，蘇通大橋跨徑1088米，建成后將成為世界最大的跨徑斜拉橋。最深基礎(chǔ)。蘇通大橋主墩基礎(chǔ)由131根長約120米、直徑2.5米至2.8米的鉆孔灌注樁組成，承臺長114米、寬48米，面積有一個足球場大，是世界規(guī)模最大、入土最深的橋梁樁基礎(chǔ)。最高塔橋。目前已建最高橋塔為多多羅大橋224米鋼塔，蘇通大橋塔為高300.4米的混凝土塔，比在建的香港昂船洲大橋橋塔高6米，為世界最高的橋塔。最長拉索。蘇通大橋最長拉索為577米，最大重量為59噸，比多多羅大橋斜拉索長100米，為世界上最長的斜拉索。交通部總工程師鳳懋潤說，蘇通大橋是世界第一跨度斜拉橋，將成為中國由橋梁大國向橋梁強國轉(zhuǎn)變的第一個標(biāo)志性建筑。4.土木工程專門人才應(yīng)具有的素質(zhì)成為優(yōu)秀的土木工程師，必須具備"四要素"，即知識結(jié)構(gòu)、實踐技能、能力結(jié)構(gòu)以及綜合素質(zhì)與創(chuàng)新意識。知識結(jié)構(gòu)包括：公共基礎(chǔ)知識，專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。首先，優(yōu)秀的土木工程師必定有扎實的公共基礎(chǔ)知識，并且，在熟悉了解自然科學(xué)的基礎(chǔ)之上，良好的思想道德心理素質(zhì)和人文、社會科學(xué)基礎(chǔ)知識也必不可少。其次，優(yōu)秀工程師還必須有過硬的專業(yè)基礎(chǔ)知識。對工程數(shù)學(xué)、流體力學(xué)、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程等都要有扎實的理解和較強的應(yīng)用能力。第三，還要有深入的專業(yè)知識。不論是從事鐵道工程、隧道工程、地下工程還是建筑工程，每一個工程師都要對所偏重行業(yè)有著先進(jìn)的專業(yè)知識。只有這樣，才能使我國的土木工程事業(yè)，走在世界的前列。土木工程離不開實踐。因此，工程師要具備高超的實踐技能。譬如：制圖技能、計算機應(yīng)用技能、工程測量技能和結(jié)構(gòu)檢測技能等。作為土木工程學(xué)院的本科學(xué)生，我會在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)過程中，努力掌握好計算機語言與程序設(shè)計技能，珍惜每一個上機實習(xí)的機會，并在大學(xué)物理實驗、材料實