第3章土木工程

1、3.1土木工程概述3.2土木工程类型3.3土木工程施工3.1土木工程概述3.1.1土木工程的概念3.1.2土木工程的发展3.1.2土木工程的发展1.古代土木工程2.近代土木工程3.现代土木工程1.古代土木工程(1)西方古代建筑成就简述欧洲古典建筑是以石材为建筑材料的。(2)我国古代建筑成就(1)西方古代建筑成就简述1)雅典卫城。2)大角斗场。3)维琴察圆厅别墅(见图3-1)。4)凡尔赛宫花园(见图3-2)。5)水晶宫。3)维琴察圆厅别墅(见图3-1)。图3-1维琴察圆厅别墅4)凡尔赛宫花园(见图3-2)。图3-2凡尔赛宫花园(2)我国古代建筑成就)商朝后期的都城遗址(见图3-3)。)赵州桥(见

2、图3-4)。)滕王阁(见图3-5)。)北岳庙德宁殿(见图3-6)。)观星台(见图3-7)。)钟楼(见图3-8)。)客家土楼(见图3-9)。)商朝后期的都城遗址(见图3-3)。图3-3殷墟遗址)赵州桥(见图3-4)。图3-4赵州桥)滕王阁(见图3-5)。图3-5滕王阁)北岳庙德宁殿(见图3-6)。图3-6北岳庙德宁殿)观星台(见图3-7)。图3-7观星台)钟楼(见图3-8)。图3-8钟楼)客家土楼(见图3-9)。图3-9客家土楼2.近代土木工程1)意大利学者伽利略于1638年出版著作关于两门新科学的谈话和数学证明，书中论述了建筑材料的力学性质和梁的强度，并首次用公式表达了梁的设计理论。2)英国科

3、学家牛顿在1687年总结了力学三大定律，它们是土木工程设计理论的基础。3)1824年英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权，1850年开始生产。4)1859年发明了贝赛麦转炉炼钢法，使得钢材得以大量生产，并越来越多的应用于土木工程。2.近代土木工程5)1867年法国人莫尼埃用钢丝加固混凝土制成花盆，并把这种方法推广到工程，建造了一座蓄水池，这是应用钢筋混凝土的开端。6)1883年美国在芝加哥建造的11层保险公司大楼，是世界上最先用铁框架(部分钢梁)承受全部大楼的重力，外墙仅为自承重墙的高层建筑。7)1886年美国人杰克逊首先应用预应力混凝土制作建筑配件，之后又用它制作楼板。8)1906年美国旧

4、金山大地震，1923年日本关东大地震，这些自然灾害推动了结构动力学和工程抗震技术的发展。9)19311942年，德国率先修筑了长达3860km的高速公路网。3.现代土木工程1)房屋方面。2)高速公路建设方面。3)大高坝方面。4)大跨度空间结构方面。5)桥梁方面。6)海底隧道方面。3)大高坝方面。图3-10胡佛大坝4)大跨度空间结构方面。图3-11北京“鸟巢”3.2土木工程类型3.2.1建筑工程3.2.2桥梁工程3.2.3公路与城市道路工程3.2.4铁路工程3.2.5隧道工程3.2.6水利工程3.2.7港口工程3.2.8海洋工程3.2.9给水排水工程3.2.10环境工程3.2.1建筑工程1.概述

5、2.常用的结构材料3.主要构件类型2.常用的结构材料1)砖。2)砌块。3)混凝土。4)钢材。5)木材(见图3-13)。4)钢材。图3-12各种钢材a)管钢b)槽钢c)工字钢d)H型钢e)角钢f)螺纹钢g)钢丝5)木材(见图3-13)。图3-13木材3.主要构件类型1)梁。2)板。3)柱。4)墙。5)基础。3.2.2桥梁工程1.概述2.桥梁的分类3.桥梁的形式2.桥梁的分类1)按照用途可分为城市桥、人行桥、公路桥、铁路桥、公铁路两用桥、农桥、管线和渡槽桥等。2)按照结构体系可分为拱式桥、悬索桥、斜拉桥、刚架桥、梁式桥和组合桥等。3)按照建造材料可分为木桥、钢桥、石桥、钢筋混凝土桥和预应力钢筋混凝

6、土桥。4)按照跨越障碍的方式可分为跨河桥、跨谷桥和高架线路桥等。5)按照施工方法可分为装配式施工桥梁和节点式施工桥梁。6)按照桥面的开启可分为固定式桥梁和活动式桥梁等。3.桥梁的形式(1)梁式桥梁式桥(见图3-14)是以受弯为主的主梁作为主要的承重构件的桥梁。(2)拱式桥拱式桥(见图3-16)为桥梁的基本形式之一，是以拱圈和拱肋为主的承重结构。(3)悬索桥(4)刚架桥刚架桥(见图3-18)是板和立柱或者板与竖墙整体结合的桥梁结构。(5)斜拉桥斜拉桥示意图如图3-20所示，又称斜张桥，由索塔、主梁、斜拉索组成。(6)无背斜拉桥无背斜拉桥是斜拉桥的另外一种形式，是对常规斜拉桥造型的突破。3.桥梁的

7、形式图3-14梁式桥示意图图3-15平潭海峡大桥(2)拱式桥图3-16拱式桥(3)悬索桥图3-17悬索桥示意图(4)刚架桥图3-18刚架桥a)两铰门架b)单跨门架c)双悬臂单跨门架d)双悬臂单跨门架e)多跨门架f)三跨两腿门架g)斜腿刚架1平衡重2拉杆(5)斜拉桥图3-19广州虎门珠江大桥(5)斜拉桥图3-20斜拉桥示意图(6)无背斜拉桥图3-21武汉天兴洲长江大桥(6)无背斜拉桥图3-22阿拉米罗大桥3.2.3公路与城市道路工程1.道路的基本组成及分类2.公路的分类3.公路的分级1.道路的基本组成及分类1)公路。2)城市道路。3)厂矿道路。4)林区道路。5)乡村道路。2.公路的分类1)国家干

8、线公路。2)省干线公路。3)县公路。4)乡公路。5)专业公路。3.公路的分级(1)公路等级的划分(2)路面等级的划分按面层类型分高级、次高级、中级和低级。(3)道路级别划分标准(1)公路等级的划分1)高速公路。2)一级公路。3)二级公路。4)三级公路。5)四级公路。(2)路面等级的划分按面层类型分高级、次高级、中级和低级。1)高级。2)次高级。3)中级。4)低级。(3)道路级别划分标准1)一级道路划分条件：商业网点集中，道路旁商业店铺占道路长度不小于70%的繁华闹市地段；主要旅游点和进出机场、车站、港口的主干路及其所在地路段；大型文化娱乐、展览等主要公共场所所在路段；平均人流量为100人次/m

9、in以上和公共交通线路较多的路段；主要领导机关、外事机构所在地；本市确定的重点道路、景观道路、快速路。2)二级道路划分条件：城市主、次干路及其附近路段；城市网点较集中、占道路长度60%70%的路段；公共文化娱乐活动场所所在路段；平均人流量为50100人次/min的路段；有固定公共交通线路的路段。(3)道路级别划分标准3)三级道路划分条件：商业网点较少的路段；居民区和单位相间的路段；城郊结合部的主要交通路段；人流量、车流量一般的路段。4)四级道路划分条件：城郊结合部的支路；居住区街巷道路；人流量、车流量较少的路段。3.2.4铁路工程1.铁路的发展史2.铁路的基本组成3.高速铁路1.铁路的发展史图

10、3-23成渝铁路雕塑2.铁路的基本组成(1)线路铁路线路分为正线、站线、段管线、岔线及特别用途线。(2)路基铁路路基是为了满足铁路正常运营、承受轨道和列车荷载的地面结构物。(3)轨道(1)线路1)正线。2)站线。3)段管线。4)岔线。5)特别用途线。(3)轨道图3-24轨道的基本组成3.2.5隧道工程1.发展概况2.各类隧道的简介3.隧道的施工方法2.各类隧道的简介(1)公路隧道按照隧道所处的位置可分为越岭隧道、傍山隧道和城市隧道。(2)铁路隧道铁路隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车车辆通行的建筑物。(3)水底隧道水底隧道是指修建在江河、湖泊、海港或海峡底下的隧道。(2)铁路隧道1)山岭隧

11、道。2)水下隧道。3)城市隧道。3.隧道的施工方法1)矿山法(Mine tunnelling method)。2)盾构法(Shield method)。3)沉管法(Immersed tube method)。4)顶管法(Pipe jacking method)。5)明挖法(Open cut method)。3.2.6水利工程1.概述2.水利工程的分类3.水利工程的发展趋势3.2.7港口工程1.概述2.港口分类3.港口组成4.港口设备5.港址选择6.港口施工1.概述图3-25港口总平面图1进港航道2港池3岛堤4突堤5码头6铁路3.港口组成(1)水域它通常包括进港航道、锚泊地和港池。(2)陆域它指

12、港口供货物装卸、堆存、转运和旅客集散之用的陆地面积。(1)水域1)进港航道。2)锚泊地。3)港池。3.2.8海洋工程1.概述2.分类3.结构型式2.分类1)海岸工程。2)近海工程。3)深海工程。3.3土木工程施工3.3.1施工程序3.3.2土木工程施工技术3.3.3土木工程施工组织3.3.4土木工程施工与工程造价的关系3.3.1施工程序1.承接施工任务阶段2.施工准备阶段3.组织施工阶段4.竣工验收阶段3.3.2土木工程施工技术1.土方工程2.深基础工程3.砌筑工程4.混凝土结构工程5.预应力混凝土工程6.结构安装工程7.钢结构工程8.防水工程9.装饰工程10.道路工程11.桥梁工程1.土方工

13、程图3-26推土机1.土方工程图3-27自行式铲运机1.土方工程图3-28单斗挖土机工作装置的类型a)正铲b)反铲c)抓铲d)拉铲1.土方工程图3-29土方边坡(其中，m=b/h,为坡度系数)a)直线形边坡b) 折线形边坡c) 阶梯型边坡)阶梯型边坡1.土方工程图3-30基坑支护现场2.深基础工程(1)桩基础桩基础是应用最广泛的一种深基础形式。(2)地下连续墙地下连续墙具有结构刚度大，对地质条件适应范围广，施工噪声低、振动小、防渗性能好，既可挡土又可挡水等众多优点。(1)桩基础图3-31桩基a)端承桩b) 摩擦桩1桩2承台3上部结构(1)桩基础图3-32地下连续墙施工过程示意图a) 成槽b)

14、插入接头管c) 放入钢筋笼d) 浇筑混凝土1已完成的单元槽段2泥浆3成槽机4接头管5钢筋笼6导管7浇筑的混凝土3.砌筑工程(1)砌筑材料与脚手架砌筑材料主要有砖、石或砌块及砌筑砂浆。(2)材料运输和砌体施工砌筑工程中有垂直运输、地面和楼面的水平运输，其中垂直运输是影响施工速度的重要因素。3.砌筑工程图3-33外脚手架的四种基本形式a)落地式外脚手架b)悬挑式外脚手架c)吊挂式外脚手架d)附着升降脚手架(2)材料运输和砌体施工。图3-34扣件式钢管外脚手架a)多立杆式外脚手架b)双排式c)单排式1脚手板2连墙杆3墙身(2)材料运输和砌体施工图3-35砖的组砌方法a)一顺一丁b)三顺一丁c)梅花丁

15、1丁砌砖块2顺砌砖块(2)材料运输和砌体施工图3-36混凝土结构工程施工工艺流程图4.混凝土结构工程(1)钢筋工程钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力。(2)模板工程模板是成型新浇筑混凝土的模型工具。(3)混凝土工程混凝土工程包括配料、搅拌、运输、成型、养护等施工过程，其质量直接关系到结构的承载能力和使用寿命。(1)钢筋工程图3-37钢筋径向套管冷挤压连接(1)钢筋工程图3-38锥形螺纹钢筋连接1钢筋2套筒3锥螺纹(3)混凝土工程图3-39模板工程施工工艺图(3)混凝土工程图3-40矩形柱木模板构造a)木模板b)钢模(3)混凝土工程图3-41混凝土振捣机械图a)内部振动器b)表面振动器c)外部

16、振动器d)振动台5.预应力混凝土工程图3-42先张法施工工艺示意图a)张拉预应力筋b)浇筑混凝土c)放松预应力筋1台座2横梁3台面4预应力筋5夹具6混凝土构件6.结构安装工程(1)起重机械结构安装工程中常用的起重机械以塔式起重机(或塔吊)应用最为广泛，它是一种塔身直立、起重臂安在塔身顶部且可作360回转的起重机械，具有较高的起重高度、工作幅度和起重能力。(2)结构安装(1)起重机械图3-43轨道式塔式起重机(1)起重机械图3-44爬升式塔式起重机(1)起重机械图3-45附着式塔式起重机(2)结构安装1)单件吊装。2)整体吊装。3)特殊安装法。7.钢结构工程图3-46钢结构的连接形式a)焊缝连接

17、b)螺栓连接c)铆钉连接8.防水工程图3-47卷材防水屋面构造示意图a)不保温卷材屋面b)保温卷材屋面11.桥梁工程(1)桥梁基础施工桥梁基础施工方法有沉井施工、围堰施工两种类型。(2)桥梁主体施工桥梁主体施工方法有现场浇筑法和预制安装法。3.3.3土木工程施工组织1.施工组织概述2.流水施工原理3.施工组织设计2.流水施工原理(1)流水施工的概念流水施工是将拟建工程项目的整个建造过程在工艺上分为若干个施工过程，在空间上划分为若干个施工段和施工层，各专业施工队按照一定的施工顺序投入施工，依次、连续地完成每个施工层上的每个施工面上的施工任务，以保证拟建工程项目在时间和空间上有节奏、有组织、连续均衡地进行施工。(2)横道图法在横道图中，横坐标表示施工的持续时间，即施工进度；纵坐标表示开展流水施工的施工过程，各专业队的名称、编号及数目；水平线表示某施工过程在某施工段上作业的起止时间，水平线的长度表示持续时间的长短；水平线上的编号表示投入施工的顺序，即施工段编号，如图3-48所示。2.流水施工原理(3)网络图法网络图是一种表达一项计划中各项工作先后顺序、逻辑关系和所需时间的网状图。(2)横道图法图3-48流水施工的横道图(2)横道图法图3-49双代号网络图3.施工组织设计(1)施工组织设计的分类根据编制对象和范围的不同，可将其分为施工组织设计大