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土木工程未來展望

時間:2022-11-25 11:54:37 展望 我要投稿
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土木工程未來展望

[摘要]現代土木工程發展現狀可以從以下幾個方面論述:土木工程材料,功能要求多樣化,城市建設立體化,交通工程快速化,工程設施大型化,隨著科技的迅猛發展,土木也面臨著各種挑戰與機遇,因此,為了跟上時代的步伐,土木工程未來發展趨勢也將從幾個方面進行:重大工程項目獎陸續興起;土木工程將向太空、海洋、荒漠開拓;工程材料向輕質,高強,多功能化發展;設計方法精確化,設計工作自動化;信息和智能化技術全面引入土木工程,還有土木工程的可持續發展等等。

土木工程未來展望

[關鍵詞]土木工程材料 發展趨勢 多功能 可持續發展 智能化 立體化

一、 目前土木工程的發展現狀

1、在土木工程材料方面,從早期使用的磚、瓦、砂、石、灰、木材到近代使用鋼材,水泥,混凝土,直到現代的高強度混凝土(高強度就是增加混凝土的密實性,最常用的方法就是用極細的活性顆粒滲入混凝土,使它們在水泥漿中的細微孔隙中水化,減少和填充混凝土的毛細孔,達到增密和增強的作用。)、高性能混凝土(超高的強度、低滲透性、良好的結構性能、優越的耐久性、可觀的經濟效益、環保性,有關常規的混凝土物理,力學性能指標亦要根據不同的使用要求而有所提高或改善。)、纖維混凝土(在混凝土加入合成材料纖維絲成鋼纖維,是由纖維和水泥基料,如水泥石,砂漿成混凝土,組合的復合材料的統稱),纖維混凝土能增強塑性混凝土的抗拉能力,顯著降低其塑性流動和收縮微裂紋。這種減少或消除塑性裂紋使混凝土獲得其最佳的長期整體性。這些纖維呈各向均勻地分布于整個混凝土,使混凝土得到輔助的加強,以防止收縮裂縫。在隨處都有纖維的混凝土中,亦可最大限度地減少在受力狀態下混凝土可能出現裂縫的寬度和長度。

綠色建材(綠色建材指在原料采取、產品制造、使用或者再循環以及廢料處理等環節中對地球環境負荷最少和有利于人類健康的材料。綠色建材的基本特征是:建材生產盡量少用天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物;采用低能耗,無污染環境的生產技術。)其成果有以粉煤灰、空心磚、以磷石膏,脫硫

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石膏等等。

2、除了在材料方面要求更高以外,在土木工程功能方面要求更加多樣化,城市建設更加立體化,像城市為了解決交通方面問題,光靠傳統的地面交通已經無能為力,于是一方面修建地下交通網,另一方面又修建高架公路網或軌道交通,隨著地下鐵道的興建,地下商業街、地下停車場、地下倉庫、地下工廠、地下旅館等也陸續發展起來。而高架道路的造價比地下鐵道要經濟得多,因而大中城市紛紛建設高架公路、高架軌道交通。高架道路與城市立交橋的興建不僅緩解了城市交通問題,而且還為城市的面積增添了風采。現代化城市建設在地面、空中、地下同時展開,形成了立體化發展的局面。

3、同時工程設施大型化,即為了滿足能源、交通、環保、及大眾公共活動的需要,許多大型的土木工在第二次世界打大戰以后陸續建成并投入使用。(如在拱橋方面,南斯拉夫克二號混凝土拱橋跨度達390m,中國黃河的江界河混凝土拱橋跨度330m,在隧道方面,近代開鑿了許多穿過大山或越過大江、海峽的通道。在高層建筑方面有上海金茂大廈,上海環球金融中心大廈,還有海上采油平臺,核電站等。總之在現代土木工程中,我國近20年來取得了舉世矚目成就,雖然只是開始,但是隨著祖國科技的不斷發展,在未來土木方面將會越走越遠。

二、土木工程未來發展趨勢

隨著世界的變革與科技的不斷發展,土木工程也面臨著重大挑戰,如世界正經歷工業革命以來又一次重大變革,這便是信息(包括計算機、通信、網絡等)工業的迅猛發展,可以預計人類的生產、生活方式將會發生重大變化。還有航空航天事業的發展,地球人口激增,資源短缺,人類生存受到威脅,生態環境受到嚴重破壞。因此為了人類能有一個舒適的生存環境,適應世界的潮流與發展,土木工程在未來發展趨勢將從以下方面進行:

1、重大工程項目將陸續興建。在高速公路方面;了解決城市土地供求矛盾,城市建設將向高、深方向發展。同時不僅要筑路,且有多座大橋或隧道要建設;在港口工程方面,在中國加入WTO以后港口的發展帶來了極大的機遇與空間,也帶來了巨大的壓力與挑戰。中國港口成為世界集裝箱運輸港口中發展最快、建設規模最大的港口群,港口碼頭專業化、大型化,航道深水化的發展更加迅猛,促使我國大力開辟深水航道和開挖深水港池,大量建設深水泊位,結合港口疏浚吹填造陸,使軟基加固技術得到發展,碼頭結構向構件大型化,結構簡單化方向發

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展,碼頭裝卸設備向大型化,高效率和專業化方向發展,電子計算機和其他先進技術在港口勘測,設計、施工和經營管理等方面日益廣泛應用,在波浪預報、波浪理論和不規則波浪作用力的研究,泥沙淤積研究及模型試驗,防波堤人工塊體的研究等方面,都將大力發展。

2、土木工程項目將向太空、海洋、荒漠地開拓。現在陸地上土地太少,首先想到可向海洋發展。向海洋開拓從近代已經開始。為了防止噪聲對居民的影響,也為了節約用地,許多機場已經開始填海造地。從航空母艦和大型運輸船的建造得到啟發,人們以設想建立海上浮動城市,對于荒漠,可以設想在沙漠地下找水,然后從南極將巨大的冰山拖入沙漠地區,還有海水淡化,至于到太空上發展乃人類一直的夢想,如設想利用生物工程,將制氧微生物及低等植物移向火星等等。工程材料向輕質、高強、多功能化方向發展。如傳統材料的改性,化學合成材料的應用(如門窗,管材、裝飾材料,今后的發展方向是向大面積圍護材料及結構骨架材料發展)。還有設計方法精確化,設計工作自動化,由于快速計算機的出現,使這一計算機得以實現。比如海上取油平臺、核電站、摩天大樓、地下過海隧道等巨型工程,有了計算機的幫助,便可合理的進行數值分析和安全評估。

數值計算機的進步使過去不能計算的帶有盲目性的估計可以變成較精確的分析。例如,土木工程中由于各個桿件分析分析到整體分析;工程項目結構的定性分析到施工階段的全過程仿真分析;工程結構中在災害荷載作用下的全過程非線性分析;與時間有關的長時間徐變分析和瞬間的沖擊分析等。

3、信息和智能化技術全面引入土木工程。如(1)信息化施工(即在施工過程中所涉及的各部分各階段廣泛應用計算機信息技術,對工期、人力、材料、機械、資金、進度等信息進行收集、存儲、處理和交流,并加以科學地綜合利用,為施工管理及時、準確地提供決策依據。(2)智能化建筑,即一方面在房屋中設備用先進的計算機系統監測與控制,并可通過自動化或人工干預來保證設備運行的安全、可靠、高效。另方面是安裝隊居住者的自動服務系統,對于辦公室來說,智能化要求配備辦公自動化設備,快速通信設備,樓宇自動管理和控制設備。(3)智能化交通(先進的交通管理系統,交通信息服務系統,車輛控制系統,車輛調度系統,公共交通系統等。)它應具有信息收集,快速處理,優化決策,大型可視化系統等功能。(4)土木工程分析的仿真系統(計算機仿真技術可以在計算機上模擬大少的工程結構在災害荷載作用下從變形到倒塌的全過程,從而揭示結構

不安全的部位和因素。)-

4、土木工程的可持續發展。臨人口增長,生態失衡,環境污染,人類生存環境惡化,20世紀80年代提出可持續發展的原則,在建設與使用土木工程過程中,與能源消耗,資源利用、生態平衡有密切關系,從資源方面看,建房、修路大多要占地,而我國土地資源十分緊張,因此這方面應盡可能采用可再生資源和循環利用已有資源,例如太陽能,利用處理過的廢水等。

【參考文獻】

【1】 葉志明主編《土木工程概論》(第三版)

【2】 夏燕主編《土木工程材料》

【3】 中國建筑材料聯合會系統工作研討會報告

《土木工程概論》學結

本課程首先讓我了解了土木工程的本質定義,認識有關土木工程中所運用的材料及其它們的一些特性,還有土木工程的在個方向的作用,如建筑工程中的基本構件,單層多層建筑,特種結構。和在交通土建,橋梁、港口、地下工程、水利工程、給排水,水利水電等各方面的應用。最后學工程施工方面,建設項目管理,和防災減災,數字化技術和設計理念。根據上述所學的內容,我大致分為四部分進行總結。

1、首先在土木工程材料方面,早期使用的土木工程材料主要有磚、瓦、砂、石、灰、木材等。磚是一種常見的砌筑材料并按照生產工藝分為燒結磚和非燒結磚;按所用原材料分為粘土磚、頁巖磚、粉煤灰磚等等;按有無空洞分為空心磚、多孔磚和實心磚。瓦是屋面材料。天然石材具有很高的抗壓能力,良好的耐磨性和耐久性,經加工后表面美觀富于裝飾,且資源多,便于取材,生產成本低,是古今土木工程中修建城墻,橋梁,房屋、道路及水利工程的主要材料。砂石是混凝土和砂漿的主要組成材料之一,是土木工程的大宗材料。近代后鋼材、水泥、混凝土開始應用于建筑當中,同時伴隨著鋼筋混凝土的問世。土木工程所用的的鋼材結構的各種型材(如圓鋼、角鋼、工字鋼等)、鋼板、管材和用于鋼筋混凝土的各種鋼筋、鋼絲等。水泥是粉狀的水硬性膠凝材料,能在空氣中和水中凝結硬化,按其用途其性能分為:通用水泥、專用水泥、特性水泥。至于混凝土,是由膠結材料,骨料和水按一定比例配置,經攪拌振搗成型,在一定條件下養護而成的人造石材。混凝土具有原料豐富,價格低廉,生產工藝簡單的特點,具有抗壓強度高、耐久性好。現代材料是把混凝土進行改造,有高強度混凝土,高性能混凝土,纖維混凝土。并且有綠色建材的出現·綠色建材指采用建材衛生生產技術生產的無毒害、無污染、無放射性、有利于環境保護和人體健康、安全的建筑和裝飾材料。如提高水泥強度等級,生產多功能水泥,以廢渣經過加工代替部分水泥,從而降低水泥產量;生產中改進工藝,降能耗,減少排污和排入大氣的CO2,盡量達到環境容許程度。材料方面以后將會想著輕質高強環保型發展。

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學完土木材料以后接著學在建建筑物是要進行巖土工程勘察,地基處理等等,一棟建筑物下面由地基承載,地基是地球的一部分,并且建筑物分為上部結

構和基礎。進行地基處理的原因是要滿足特定條件:p<=f(即壓應力要小于等于地基承載力),因此,在建某棟建筑物時,要對地基進行勘察和原位測試。勘察的目的是查明工程地質條件,分析存在的地質問題,對建筑地區做出工程地質評價。基礎分為深基礎和淺基礎(埋深不少于0.5m)淺基礎分為剛性基礎和擴展基礎。按結構可分為獨立基礎,條形基礎,筏板基礎和箱型基礎。至于深基礎有樁基礎(預制樁和灌注樁)、沉井基礎和沉箱基礎。由于地基承載力有差異,因此會存在不均勻沉降,但沉降要符合國際指標。最后進行地基處理的方法有換填法、預壓法、強夯法、振沖法、土或灰土擠密樁法、砂石樁發、深沉攪拌法、高壓噴射注漿法。

2、接著就了解土木工程在各方向的施工。首先是建筑工程(重點講述,因為本專業主要以建筑工程為主),學習建筑工程首先要了解其基本構件,有板,梁、柱、拱。由這些基本構件構成了基本骨架,同時基本骨架要滿足的條件是S<=R(即作用效應小于等于抵抗能力)。之后建筑可以分為單層建筑(3m<層數<7m)多層建筑(10m~24m)其結構布置主要有混合結構和框架結構。還有高層建筑和超高層建筑,其結構布置主要有框架結構,剪力墻結構和筒體結構。

在交通土建方向:在道路施工上,首先要確定線路(由直線和曲線段組成)路基要求:要有足夠的穩定性,足夠的承載力和剛度,足夠水濕穩定性,還有路面結構圖有六層,分別為土層、墊層、底基層、基層、聯接層、面層,并且其剛度從上到下逐層遞減。在鐵路隧道上,施工方法有明挖法,暗挖法(盾構法,注漿法,沉管法和頂管法)

在橋梁工程方面,學習到橋梁的結構形式分為梁式橋(鉸接)有簡支梁,伸臂長梁和連接梁。拱式橋(其特點有跨越能力大,外形比較美觀),鋼架橋、斜拉橋,懸索橋、綜合體橋。橋墩分為實體式橋墩,空心式橋墩,橋梁技術的發展方向是跨度更長,更大。重視橋梁美觀及環境保護,注重功能拓展。

3、在土木工程施工的流程有土石方工程,基礎工程,混凝土工程,吊裝工程,防水工程,裝飾工程。其中鋼筋混凝土工程施工有鋼筋工程,模板工程,混凝土工程施工.。鋼筋工程主要包括檢驗(主要檢查規格,數量、品種、位置、鏈接、間距)、加工、成型和綁扎安裝。模板工程要檢查模板的徑空尺寸,位置(平面和標高),支撐體系可靠,縫隙寬度<=規格要求)。在混凝土工程施工中要注意其配料,攪拌,運輸(不分層離析)<初段時間、澆筑:振搗密實<=初凝

時間和養護。防水工程中要依靠本身的密實性,用防水材料或先把水抽干。吊裝工程在吊裝前進行吊裝驗算,抗傾覆驗算和吊裝方案。至于裝飾工程要求美觀,且能改善清潔條件,能隔熱隔音。

在建設項目管理上,首先要認識建設程序,建設程序反映了建設項目發展的內在規律和過程,這些階段有嚴格的先后次序,不能任意顛倒,必須共同遵守。這個先后次序就是我們通常說的建設程序。建設程序是指在建設項目的設想,選擇、評估、決策、設計、施工、竣工驗收、投入生產整個建設過程中,各項工作必須遵守的先后次序的法則。這個法則是人們在認識客觀規律的基礎上制造出來的,是建設項目科學決策和順利進行的重要保證。工程項目管理是指從事工程項目管理的企業受業主委托,按照合同約定,代表業主對工程項目的組織實施進行全過程或若干階段的管理和服務。在工程項目管理中首先要有明確的目標,然后將目標分解,接著實施過程對此檢查,最后發現偏差。同時工程項目包括業主,監理和承包單位三大主體組成。

4、最后就是認識一些工程災害,有人為災害和自然災害(地震,風災和地質災害(泥石流、滑坡等))。然而要防止災害的發生,一些人為災害需要立法和守法,一些自然災害需要防火規范如選用耐火材料,防地震就要遵守抗震規范(如設防烈度:影響程度,震級:地震能量大小),做到小震不壞,中震可修,大震不倒。數字化技術在土木工程中的應用,在大學需要掌握計算機應用基礎,計算機語言,AUTOcad和專業CAD。在設計理念方面,首先要有結構設計計算步驟:定方案布置方案;確定計算簡圖,計算荷載(作用);計算作用效應(S<=R);畫出施工圖。

總之,學習土木工程概論后,讓我在土木建設方面有了更深的認識,如土木工程設施的規劃,勘測、設計、施工、管理和維修構成了土木工程專業所學習的核心新內容,為我以后的土木工程生涯奠定了基礎。

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