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文档简介

1、土木工程概论第一章 绪论张 怡绪论内容摘要 本章主要介绍了土木工程的概念、属性和特点,土木工程的发展历史。要求熟悉土木工程的概念和特点,了解土木工程的发展史以及现代土木工程的特点绪论目 录第一节 土木工程及级土木工程专业 第二节 土木工程的重要性 第三节 土木工程的基本属性 第四节 土木工程的发展简史绪论第一节 土木工程及土木工程专业第一节 土木工程及土木工程专业一、土木工程的概念 土木工程(Civil Engineering)是建造各类工程设施的科学技术的统称。 中国国务院学位委员会在学科简介中定义:所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动。工程建设的对象。建造在地上

2、或地下、陆地或水中、直接或间接为人类生活、生产、军事、科学研究服务的各种工程设施。 各类工程设施是指建筑、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、给排水及防护工程等。建筑工程道路工程水利工程第一节 土木工程及土木工程专业桥梁工程港口工程给排水工程 运输管道 隧道工程 防护工程第一节 土木工程及土木工程专业任何一项工程设施都要受到自然界和人为的作用第一节 土木工程及土木工程专业土木工程是一种工程分科,指用石材、砖、钢材、木材、建筑塑料、铝合金等建筑材料修建房屋、铁路、道路、桥梁、隧道、堤坝、港口等工程的生产活动和工程技术。土木工程也是一种学科,称为土木工程学,是指运用数学、物理、化学

3、等基础科学知识,运用力学、材料等技术科学知识,以及土木工程方面的工程技术知识来研究、设计、修建各种建筑物和构筑物的一门学科。第一节 土木工程及土木工程专业二、土木工程专业的设置 我国的建筑业和土木工程的教育、研究受前苏联教育体制和思想的影响,长期以来高等教育存在着学科专业设置过于狭窄的现象。 土木工程专业被划分为桥梁与隧道工程、铁道工程、公路与城市道路工程、水利水电建筑工程、港口与海湾建筑工程、工业与民用建筑工程、环境工程、矿山建筑工程等十多个面很小的专业。 第一节 土木工程及土木工程专业 1998年教育部颁布了新的本科专业目录,土木工程专业又重新划拨:矿井建设、建筑工程、城镇建设(部分)、交

4、通土建工程、工业设备安装过程、饭店工程、涉外建筑工程、土木工程等八个专业合并而成。使得我国的土木工程专业正式规范于 “大土木”的框架。第一节 土木工程及土木工程专业 在美国,一般是在土木与环境工程系或土木工程系下设专业方向。例如加州大学伯克利分校土木与环境工程系包括施工、环境、岩土、结构、结构力学、结构材料、交通工程等方向。 在我国土木工程就是包括建筑工程、公路桥梁、水利工程等的“大土木”。 在西欧等国也大多采用这种“大土木”的专业体制。 在日本一般设置有建筑学科和土木学科,房屋建筑物以外的工程称为土木工程。建筑学科包括结构、规划、环境与设备、施工与材料方向。 第一节 土木工程及土木工程专业三

5、、土木工程需要解决的问题 人类生存的需要(空间、通道、环境等)目的 抵抗自然灾害、人为破坏存在原因 充分发挥材料的作用物质基础 土木工程施工与组织管理最终归宿第一节 土木工程及土木工程专业考核要求 考查课:出勤30%+作业30%+论文40% 结合本课程的基本内容、本人的学习体会和兴趣,就某一专题撰写一篇小论文,字数约25003000字。 要求写作认真,语句通顺;观点鲜明,论据充分。 论文选题鼓励多样化,反对千篇一律;强调个人的独特见解,杜绝抄袭行为;鼓励针对具体事物展开深入探讨,反对内容空洞、泛泛而谈。 论文属于科技论文范畴,而不是中学语文中的作文,强调论文的学术价值。第一节 土木工程及土木工

6、程专业 对国民经济建设和人民生活具有重要影响,人类的一切活动都离不开土木工程。 工业、农业、交通、通讯、教育等各项事业,都离不开土木工程。诸如工厂、矿井、铁路、公路、桥梁、商店、住宅、医院、学校、农田水利等工程建设,统称基本建设,都是土木工程的“用武之地”。第二节 土木工程的重要性第二节 土木工程的重要性 土木工程是一门不断发展的学科,土木工程的进步不仅为人类生产、生活提供了最基本的物质保障,而且大大地推进了相关科学和技术的进步。 社会向土木工程不断提出新的需求,推动了土木工程的发展。 土木工程虽古老,但领域在扩大,要求知识更新、各学科渗透。 土木工程又是一门复杂的综合性学科,对它的需求客观上

7、推动了力学、材料科学、地质学、测量学、经济学、社会学、机械设备、测量仪器、施工技术等众多科学和技术学科的发展。第二节 土木工程的重要性土木工程是国民经济发展的关键和重要标志。 (1)1983年-1988年,南京市竣工1000万m2的住宅,平均面积5.38 m2-7.7 m2 /人;北京市1988年竣工住宅600万m2,列世界城市之冠; (2)辽宁沈阳、江苏仪征、上海金山等化纤基地的建成,基本解决了穿衣问题; (3)鞍钢、武钢、包钢、攀枝花、马鞍山、宝钢等钢铁公司的建设,使钢产量由解放初的15.8万吨提高到1.2亿吨,跃居世界第一; (4)大庆、胜利、华北、辽河、中原、大港等油田相继投产,解决了

8、石油短缺的问题; 第二节 土木工程的重要性 (5)三峡、葛州坝等百万千瓦以上水电站,开源清河、镇江谏壁等热电厂均达100万千瓦以上,大大缓解了工业用电; (6)四川、泸州、吉林、栖霞山、安庆、南京化学公司等解决了国内合成氨、尿素、浓硝酸、硫酸、烧碱等化工原料; (7)长春一汽、十堰二汽、洛阳拖拉机总厂,解决了国内载重汽车的需求; (8)长江上架起武汉、南京长江大桥,黄河上有济南、郑州铁路桥,现在有武汉二桥、九江大桥,江阴大桥; (9)三门峡、青铜峡、江都水利枢纽、长江三峡等,基本解决了大的水患。第二节 土木工程的重要性土木工程建设是百年大计。 1994年12月13日,广东省东莞市一幢八层楼房刚

9、建好还未装修就跨了,共有8人死亡、3人受伤,属“未经批准、违章施工”的私人建筑; 1994年12月8日,德阳市一幢正在装修的七层大楼于8日中午坍塌,20多名民工被埋在废墟里,造成17人死亡、10人受伤的严重后果。该大楼主体工程经有关质检部门验收后曾评定为“优良工程”,德阳市建筑公司的“样板大楼”; 1994年10月2日,广东省天湖铁索桥断裂,200多人跌落湖中,38人溺水身亡、10人受伤,直接经济损失430多万元。经查系“在不具备设计资质的情况下,未经批准,工程师唐之忠自行设计,亲自监督”,“判刑5年”;第二节 土木工程的重要性 1995年12月3日,武汉市一幢新建的18层商品住宅楼在结构封顶

10、,进入粉刷阶段时,突然倾斜,重心偏差1.442m,由于楼体沉降倾斜速度超过纠偏速度,于“鲁班奖”授奖仪式当天26日实施控爆,直接经济损失1000多万元; 1995年6月3日,韩国三丰百货大楼倒塌,九个月前,圣水大桥垮蹋,死亡32人。产生质量事故的原因:设计、施工、使用等多方面。第二节 土木工程的重要性 土木工程直接与人们的“衣、食、住、行”密切相关,是一门古老的学科,但是它伴随着其他相关领域学科的发展、经济建设和社会进步的需要不断深化,不断拓展。第二节 土木工程的重要性 第三节 土木工程的基本属性社会性 随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展综合性 综合应用多种工程技术,进行勘测、设计和

11、施工的成果实践性 影响因素多、复杂,对实践依赖性强技术、经济和艺术的统一性。第三节 土木工程的基本属性 第四节 土木工程的发展简史第四节 土木工程的发展简史经历古代、近代和现代三个历史时期:古代从新石器时代(公元前5000年)至17世纪中叶;近代从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间;现代从20世纪中叶第二次世界大战结束至今。 土木工程发展简史第四节 土木工程的发展简史古代土木工程(新石器时代-17世纪)萌芽时期 使用石斧、石刀、石锛、石凿等简单的工具,采用的材料取自当地的天然材料,如茅草、竹、芦苇、树枝、树皮和树叶、砾石、泥土等。发明煅烧加工技术后,开始使用红烧土、白灰粉、土坯等,并逐渐懂

12、得使用草筋泥、混合土等复合材料。模仿天然掩蔽物建造居住场所。初期建造的住所仅有“窟穴”和“橧巢”两种类型。中国发现的新石器时代遗址超过7000处,遍布全国。其中最早的是河南新郑裴李岗和河北武安磁山的两处,距今已有7000-8000年。特点:采用天然材料和简单工具建房、筑路、挖渠、造桥,土木工程从无到有。代表性工程:半坡遗址(约公元前4800-前3600年,中国) 大河村遗址(中国)一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)半坡遗址距今6000余年,中国西安 新石器时代仰韶文化的一个类型。遗址东西最宽处近200米,南北最长为300多米,总面积约5万平方米,分

13、为居住、陶窑和墓葬三个区。居住区周围有宽、深各5-6米的壕住堑环绕。筑或圆或方,房之间散置许多贮藏窖穴。住房建筑环绕一个广场布置,中央偏东,有一座面向广场的大房子,属方形半地穴式建筑。新石器时代遗址,有跨距达5-6米、联排6-7间的房屋,底层架空,属于干栏式建筑形式。构件之结点主要是绑扎结合,但个别建筑已使用榫卯结合。这种榫卯结合的方法代代相传,延续到后世,为以木结构为主流的中国古建筑开创了先河。余姚河姆渡遗址约公元前5000-前3300中国浙江一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)索尔兹伯里平原环状列石公元前2500-1500年,英国威尔特郡 欧洲巨石文化遗址,保存最完整的环状列石,为原始

14、社会晚期出现的纪念性巨石建筑。布局直径约32米,石杆高5米余,当中有五座门状的石塔。据测,石杆与石门的排列及间距同每年主要节令日中太阳与月亮起落时所投的阴影有关。一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)形成时期 大约自公元前3000年,在材料方面,开始出现经过烧制加工的瓦和砖;在构造方面,形成木构架、石梁柱、券拱等结构体系;在工程内容方面,有宫室、陵墓、庙堂,还有较大型的道路、桥梁、水利等工程。特点:铁质工具逐步推广,使用简单的施工机械,出现经验总结及形象描述的土木工程著作,如公元前5世纪成书的考工记。在一些国家或地区已形成早期的土木工程。代表性工程:都江堰(公元前3世纪中叶,中国) 长城(春

15、秋战国时期开始修筑,中国) 金字塔(公元前27世纪前26世纪,古埃及) 雅典卫城(公元前5世纪,古希腊)一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)埃及金字塔公元前27-前26世纪纪念性建筑。包括胡夫金字塔、哈夫拉金字塔、孟卡拉金字塔和大斯芬克斯像,以及西、南两面长方台式墓与多座小型金字塔。三座大金字塔都用淡黄色石灰石砌筑,外贴一层磨光的白色石灰石。塔身是精确的正方锥形,彼此平面位置沿对角线相接。胡夫金字塔高146.4米,底边长230.6米,由北侧离地面14.5米处的入口经长甬道可达上、中、下三个墓室一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)长城:始建于公元前

16、7世纪 中国古代规模最宏大的防御工程。春秋时楚国最早筑长城长数百里,称“方城”,在今河南方城县。战国时齐、魏、燕、赵、秦等国也相继兴筑。秦始皇以过去秦、赵、燕三国的北方长城为基础,修缮增筑,形成西起临洮,东至辽东的万里长城。明代对长城进行了大规模的修缮和增筑。明长城东起鸭绿江,西达嘉峪关,全长约4700里。都江堰:约公元前256年-前251年 中国著名古代综合性大型水利工程。位于四川省灌县岷江中游。战国时期蜀郡守李冰父子主持兴建。都江堰枢纽工程由分水导流工程、溢流排沙工程和引水口工程组成。一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)万神庙:120-124年 罗马穹顶技术的最高代表。平面为圆形,上覆

17、古代世界最大的穹顶,穹顶直径43.3米,顶部矢高43.3米,中央开一个直径8.92米的圆洞。基础、墙和穹顶都用火山灰水泥制成的混凝土浇注。基础底宽7.3米,墙和穹顶底部厚6米,穹顶顶部厚1.5米。穹顶内表面作凹格以减轻重量,共5排,每排28个。墙上除大门外有7个凹室,也能起减少施工量的作用。墙里和穹顶里都有砖券,结构作用不明显,可能出于施工需要。发达时期 道路、桥梁、水利、排水等工程日益增加,大规模营建宫殿、寺庙等。专业分工日益细致,技术日益精湛,从设计到施工已有一套成熟的经验。特点:对土木工程的认识深化,出现了众多的优秀工匠和技术人才,编写出许多优秀的土木工程著作,如中国宋喻皓的木经、李诫的

18、营造法式、意大利阿尔贝蒂的论建筑等。代表性工程:佛宫寺释迦塔(1056年,中国) 登封嵩岳寺塔(523年,中国) 巴黎圣母院(1163年1250年,法国) 赵州桥(595605年,中国) 加尔输水道桥(前63前13年,古罗马) 大运河(七世纪初,中国)。一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)采用券拱技术筑成隧道、石砌渡槽等城市输水道11条,总长530米。其中尼姆城的加尔河谷输水道桥,有268.8米长的一段是架在3层叠合的连续券上的。加尔输水道桥:公元前63年-前13年,古罗马 一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)古代罗马的一种平面为椭圆形的建筑物。

19、建在几座小山之间的谷底,长轴188米,短轴156米,周边长527米,观众座位以62%的坡度升起。结构的主要承重部分采用灰华石,拱顶和上层的承重墙用混凝土,骨料里添有浮石。大角斗场:公元70-82年,古罗马 拜占庭建筑最光辉的代表,东正教的中心教堂。为集中式建筑,东西长77.0米,南北长71.7米。教堂正中是直径32.6米,高15米的穹顶,有40个肋,通过帆拱架在四个7.6米宽的墩子上。中央穹顶的侧推力在东西两面由半个穹顶扣在大券上抵挡,它们的侧推力又各由斜角上两个更小的半穹顶和东、西两端的各两个墩子抵挡。这两个小半穹顶的力又传到两侧更矮的拱顶上去。中央穹顶的南北方向则以18.3米深的四片墙抵住

20、侧推力。圣索菲亚大教堂532-537年,君士坦丁堡 世界著名古石桥。位于河北省赵县,为隋朝匠人李春所建。 赵州桥是世界现存最早、跨度最大的空腹式单孔圆弧石拱桥,全长50.83米,净跨37.02米,矢高7.23米,桥面宽9米。赵州桥:595年-605年 一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)佛宫寺释迦塔(应县木塔) 1056年位于山西应县,为木塔结构,塔高67.3m,呈八角形,底层直径30.27m,共9层。内、外双筒结构,为现存最高的木结构。一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)比萨主教堂建筑群 1063-1350年 意大利意大利罗曼建筑的著名实例。其中比萨斜塔位于主教堂圣坛东南约20多米处

21、,平面为圆形,直径约16米,共8层。在建造过程中由于地基不均匀沉降,塔身向南倾斜,斜塔因此得名。现在一般认为斜塔的高度约55米,塔顶偏离约5米。一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)巴黎圣母院:1163-1250年,法国 歌特式建筑早期的成熟作品,坐落在巴黎市中心塞纳河一个小岛上。入口西向,前面广场是市民的市集与节日活动中心。教堂平面宽约47米,深约125米,内部可容近万人。使用尖券、柱墩、肋架拱和飞扶壁,组成石框架结构,代表着成熟的歌特式教堂的结构体系。教堂的正面即西立面构图完整,既有鲜明的垂直划分以强调向上的动势,又有显著的水平联系。立面雕饰精美,中心的玫瑰窗直径13米,极为美丽。这个立

22、面是法国歌特式教堂的典型形象,也是以后许多教堂的范本。一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)古代土木工程特点: 天然材料为主:泥土、砾石、树干、树枝、竹、茅草、芦苇、土坯、加工后石材、砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混合材料,如草筋泥,混合土; 工艺技术简单:早期用石斧、石刀,后有人工打造的斧、凿、钻、锯、铲等青铜和铁制工具,逐步产生了窑制和煅烧加工技术,以及打桩机、桅杆起重机等施工机械; 分工逐步专业化:木工、瓦工、泥工、土工、窑工、雕工、石工、彩画工等; 经验总结和形象描述为主,理论依据缺乏。一、古代土木工程(新石器时代-17世纪)近代土木工程(17世纪中叶-20世纪中叶)奠基时期 17世纪

23、到18世纪下半叶是近代科学的奠基时期,伽利略、牛顿等所阐述的力学原理成为近代土木工程发展的起点。主要的理论成就有: 1638年,意大利学者伽利略对建筑材料的力学性质和梁的强度进行研究,提出梁的设计理论; 1687年,英国学者牛顿总结出力学三大定律,奠定了土木工程设计的理论基础; 1744年,瑞士学者欧拉提出曲线的变分法、柱的压屈理论,为结构物的稳定奠定基础。 1773年,法国工程师库仑阐述了材料强度理论、梁弯曲理论、挡土墙上土压力理论及拱计算理论。 二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)伊斯兰建筑的精品,被称为印度古建筑的明珠。为印度莫卧儿王朝皇帝沙杰汗为爱妃泰吉玛哈尔建造的墓。陵墓

24、坐落在一个宽293米、长576米的长方形花园中,外有围墙。陵墓主体为八角形,由边长56.7米的正方形抹去四角而成。中央覆盖复合式穹顶。内穹顶直径17.7米,高24.4米,上面的外穹顶高近61米。四角各有一座形状相似的小穹顶,体量匀称。泰吉玛哈尔陵1630-1653年,印度二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)法国古典主义建筑典型作品,世界最壮丽的宫殿之一,位于巴黎市中心。它展示了法国文艺复兴时期建筑的特点和成就。卢佛宫:1667-1674年,法国二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶) 位于北京城内东北隅。始建于康熙三十三年,初为康熙皇帝四子胤稹的府邸雍亲王府,雍正三年(17

25、25年)改为雍和宫。乾隆九年(1744年)改建为喇嘛教寺院。雍和宫:1694年始建,中国二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)进步时期 18世纪下半叶,土木工程新材料、新设备接连问世,新型建筑物纷纷出现。促进土木工程发展的主要事件有: 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; 1859年,贝赛麦发明转炉炼钢法,使钢材大量生产; 1867年,法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土建造了一座贮水池,这是钢筋混凝土应用的开端。1875年,他主持建造成第一座钢筋混凝土桥; 1886年,美国芝加哥建成9层的家庭保险公司大厦,被认为是现代高层建筑的开端。 1889年,法国巴

26、黎建成300m高的埃菲尔铁塔,共采用了8500吨钢材; 二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶) 1825年,英国使用盾构开凿泰晤士河河底隧道; 1906年,瑞士修筑通往意大利的19.8公里长的辛普朗隧道,使用了大量黄色炸药以及凿岩机等先进设备; 1825年,斯蒂芬森建成从斯托克顿到达灵顿的第一条铁路,长21公里; 1779年,英国用铸铁建成跨度30.5米的拱桥; 1826年,英国人特尔福德用铸铁建成了跨度177米的麦内悬索桥;1890年英国福斯湾建成两孔主跨达521米的悬臂式桁架梁桥; 1825年,纳维建立了结构设计的容许应力法; 19世纪末,里特尔等人提出钢筋混凝土理论,应用了极限

27、平衡的概念。二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)埃菲尔铁塔:1887-1889年,法国世界著名钢结构高塔。位于法国巴黎市内,因设计工程师A.-G.埃菲尔而得名。塔高300米,具有曲线形轮廓,横断面为四边形,底部边宽100米。整座塔用钢量约8500吨,钢桩基础,采用拱形门解决大跨度问题。世界最长的山岭铁路隧道。从瑞士通往意大利的铁路线穿越阿尔卑斯山底部的两座单线铁路隧道。其长度分别为19803米、19323米。辛普朗隧道1898-1906年瑞士 二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)成熟时期 第一次世界大战以后,近代土木过程发

28、展到成熟阶段。这个时期的标志是道路、桥梁、房屋大规模建设的出现和预应力钢筋混凝土的广泛应用。值得关注的工程有: 1931年-1942年,德国首先修筑了长达3860公里的高速公路网,美国和欧洲其他一些国家相继效法。 1937年,美国旧金山建成金门悬索桥,跨度1280米,全长2825米,是公路桥的代表性工程;1932年,澳大利亚建成悉尼港桥,为双铰钢拱结构,跨度503米。 1925年-1933年,法国、苏联河美国分别建成了跨度达60米的圆壳、扁壳和圆形悬索屋盖,中世纪的石砌拱终于被近代的壳体结构和悬索结构所取代。 二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶) 1931年,美国纽约的帝国大厦落成

29、,共102层,378米高,内设各种复杂的管网系统,可谓集当时技术成就之大成,保持世界房屋最高记录达40年之久。 1906年美国旧金山大地震、1923年日本关东大地震,推动了结构动力学和工程抗震技术的发展。 1940年,美国塔科马悬索桥毁于风振,使得结构抗风研究受到重视。 1886年,美国人杰克逊首次应用预应力混凝土制作建筑构件;1930年,法国工程师弗雷西内把高强钢丝用于预应力混凝土。二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)世界著名早期钢框架结构高层建筑物。位于美国纽约,102层,连同塔楼高378米。19511952年加装电视天线后,总高

30、度达到449米。自1931年建成起,直到1971年,保持世界最高记录达40年。帝国大厦1929年-1931年美国德国高速公路:1931-1942年,德国世界上历史最悠久、质量高超和设施完善的高速公路。1932年,德国试建从科隆到波恩的双向4车道全部立体交叉的汽车专用公路,是远程公路中技术标准最高的一类公路,成为世界上第一条高速公路。截至第二次世界大战结束时,全德国建成的高速公路已达3860公里,尚有2500公里处于施工中断之中,德国修建高速公路的意义和经验得到世界性的公认和推广。二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)中山陵:1929年建成,中国孙中山先生的陵墓。位于南京东郊紫金山南麓

31、,是中国近代建筑的代表。二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)二、近代土木工程( 17世纪中叶-20世纪中叶)主跨长1280m,边孔344m,塔高228m,桥面宽25.2m,在相当长的时间内居世界第一。旧金山金门大桥:1935年建成,美国该阶段土木工程的特征:材料方面 由木材、石料、砖瓦为主,到开始并日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土,直至早期的预应力混凝土。理论方面 材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成,保证了工程结构的安全和人力物力的节约。施工方面 不断出现新的工艺和新的机械,施工技术进步,建造规模扩大,建造速度加快。二、近代土木工程(

32、17世纪中叶-20世纪中叶)现代土木工程(20世纪中叶以后)第二次世界大战结束后,土木工程进入一个新时代。在50年中,前20年土木工程的特点是进一步大规模工业化,而后30年的特点则是现代科学技术对土木工程的进一步渗透。从世界范围看,现代土木工程具有以下一些特征:三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)工程功能化公共建筑和住宅建筑物要求建筑、结构、给排水、采暖、通风、供气、供电等多工种配合;工业建筑物往往要求恒温、恒湿、防振、防腐蚀等,并向大跨、超重、灵活空间方向发展;发展高技术和新技术对土木工程提出高标准要求核反应堆、核电站、海上钻井平台等。三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)城市立体化房屋建

33、筑和道路交通向高空和地下发展。城市道路和铁路很多已采用高架,同时又向地层深处发展。地下铁道进一步发展,地铁早已电气化,并与建筑物地下室连接,形成地下商业街。城市道路下面密布着电缆、给水、排水、供热、供燃气的管道,构成城市的脉络。交通高速化高速公路小世界各地大规模修建,很大程度上已经取代了铁路的职能。铁路也出现电气化和高速化趋势。航空业飞速发展,航空港遍布世界各地。航海业也有很大发展,国际贸易港口超过2000个。三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)材料轻质高强化高强钢丝、钢绞线和粗钢筋大量生产,标号为500600号的水泥已在工程中普遍应用,轻集料混凝土和加气混凝土已用于高层建筑。铝合金、镀膜玻

34、璃、石膏板、建筑塑料、玻璃钢等工程材料发展迅速。施工过程工业化在工厂中成批地生产房屋、桥梁的种种构配件、组合体等的工业化生产方式得到推行,各种现场机械化施工方法发展迅速。现代技术使许多复杂的工程成为可能。三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)理论研究精密化一些新的理论与方法,如计算力学、结构动力学、动态规划法、网络理论、随机过程理论、滤波理论等的成果,随着计算机的普及而渗透到土木工程领域。静态的、确定的、线性的、单个的分析,逐步被动态的、随机的、非线性的、系统与空间的分析所代替。三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)明石海峡大桥,日本,三跨两铰加劲桁梁式悬索桥,主桥全长3911米,主跨1991

35、米,1998年开通克尔克桥, 前南斯拉夫,最大跨度已达390米 三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)江阴长江公路大桥,建成于1999年,主跨1385米。江阴长江大桥是一座主跨径超过1000米的特大型桥梁。 三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)多伦多电视塔高553.34m,装备有4 部高速电梯,每分钟运行速度367 米;距地面346 米处,有一间可供500人同时进餐的旋转式餐,设在距地面350 米处,据说这也是世界上最高的餐厅,餐厅每隔65 分钟旋转一周;塔上有三级瞭望台,分别设在距地面342 米(室外瞭望台)、346 米(室内瞭望台)和447 米(空间瞭望台)。 上海东方明珠电视塔位居亚洲

36、第二、世界第四 ;由三根直径为9米的擎天立柱、太空舱、上球体、下球体、五个小球、塔座和广场组成。可载50人的双层电梯和每秒7米的高速电梯为目前国内所仅有;上球体观光层直径45米,高263米;高耸入云的太空舱建在350米处,内有观光层。台北101大楼中国台北,2003年10月完工,拿下了“世界高楼”四项指标中的三项世界之最,即“最高建筑物”(508米)、“最高使用楼层”(438米)和“最高屋顶高度”(448米)。剩下的一项“世界最高天线高度”仍为美国芝加哥的席尔斯大楼所保有。三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)西尔斯塔楼美国芝加哥,建于1971年-1974年,成束筒结构体系,共110层,总高4

37、43m,建筑面积约40万平方米,其外形为逐渐上收的。三、现代土木工程( 20世纪中叶以后)纽约帝国大厦 建于1929年1931年,钢框架结构,共102层,连同塔楼高378m。19511952年加装电视天线后,总高度达到449m,是第一个超过埃菲尔铁塔的建筑。自1931年建成至1971年,保持世界最高记录达40年。 世界建筑之最第一名:阿联酋迪拜“迪拜塔” 第二名:韩国仁川双子大楼 第三名:纽约世贸中心1号楼 自由塔 第四名:釜山“千年塔世界商业中心”第五名:台北101大楼第六名:上海环球金融中心第七名:国家石油公司双塔大楼世界建筑之最第八名:美国芝加哥 西尔斯大厦第九名:上海金茂大厦第十名:香

38、港国际金融中心大厦 第十一名:广州中信广场大厦第十二名:深圳信兴广场大厦第十三名:纽约帝国大厦第十四名:香港中环广场大厦第十五名:香港中银大厦世界建筑之最高的塔东京天空树正式命名前称为新东京铁塔,是在日本东京都墨田区预定兴建的电波塔。2011年3月1日,“东京天空树”高度已超过600米,其高度已经超过广州塔成为世界第一高塔。世界建筑之最高的塔广州塔于2009年九月建成,包括发射天线在内,广州新电视塔高达600米。为中国第一高塔,世界第二高塔(第一为日本天空树)。广州塔塔身主体450米(塔顶观光平台最高处454米),天线桅杆150米,总高度600米,取代加拿大的CN电视塔成为世界第一高自立式电视

39、塔,也成为广州的新地标。 李诫(?-1110)中国古代土木建筑家,字明仲,北宋郑州管城人。自元佑七年(1092年)起从事宫廷营造工作,历任将作监主簿、丞、少监等,官至将作监。监掌宫室、城郭、桥梁、舟车营缮事宜。在任期间曾先后主持五王邸、辟雍、尚书省、龙得宫、棣华宅、朱雀门、景龙门、九城殿、开封府廨、太庙、钦慈太后佛寺等十余项重大工程。李诫一生曾有多方面的著作,但均已散轶失传,只有它于绍圣四年(1097年)奉旨编修的营造法式一书得以留存。 营造法式是中国古代最完善的土木工程著作之一。土木工程著名人物布律内尔 Marc Isambard Brunel(1769-1849) 法国工程师、隧道盾构的发

40、明人。生于法国鲁昂市附近的哈克维尔,1793年流亡美国纽约,1798年侨居英国。布律内尔在美国期间,先从事土地测量工作和尚普兰运河的测量,后成为工程师和建筑师,曾修建“公园戏院”,主持海港工程。1818年,他获得发明盾构的专利权。1825年,布律内尔在修建伦敦泰晤士河第一条水底隧道时,首次使用盾构掘进,1834年底改用改良的盾构施工,于1843年建成泰晤士河水底隧道。布律内尔的盾构掘进是隧道施工中的一大技术突破,其原理为设计现代盾构奠定了基础。惠灵顿 A.M.Wellington(1847-1895) 美国土木工程师、铁路选线经济理论的奠基人。生于麻省沃尔瑟姆。18671887年历任布鲁克林园

41、林局测量员、布法罗纽约费城铁路首席副工程师、密歇根中央铁路定线工程师、多伦多南加拿大底特律铁路主任工程师、纽约费城俄亥俄铁路首席副工程师、墨西哥国家铁路主任选线勘测工程师、副总经理、韦拉克鲁斯墨西哥铁路总工程师。1887年以后,他担任工程新闻杂志编辑、尼加拉瓜运河工程师和波士顿城市铁路顾问。 惠灵顿的著作有铁路土石方初步与最后估算图解中计算方法和铁路选线经济理论。后者是19世纪20年代蒸汽机车牵引铁路诞生以来最早提出的、系统的铁路选线技术经济理论著作。在以后的几十年中,该书对于美国以及许多其他国家的铁路建设产生了重大影响。詹天佑(1861-1919) 中国近代杰出的土木工程师,中国铁路工程的先

42、驱。号眷诚,广东南海人。1872年考取清政府第一批幼童出洋预备班赴美,1881年以优异成绩毕业于美国耶鲁大学土木工程系。1888年起参加修建或踏勘铁路和路线,有:京奉铁路、江苏铁路、京张铁路、张绥铁路、津浦铁路、洛潼铁路、川汉铁路、粤汉铁路和汉粤川铁路等,担任工程师、总工程师、督办和交通部技监等职。詹天佑一生在工程技术上有很多重要贡献。在主持修建京张铁路时,在非常困难的条件下采用竖井法修建当时中国最长的八达岭隧道(1091米),使之成为中国自建山区铁路的先驱和典范,闻名于世。在津榆铁路滦河大桥工程中,使用气压沉箱法建筑基础。他研究并建议在全国推广使用自动车钩,坚持采用标准轨距,为中国铁路运输的

43、统一、通畅创造了条件。弗雷西内 Eugene Freyssinet(1879-1962 ) 法国早期的预应力混凝土专家,生于奥布雅。1905年毕业于国立桥路学校后,任穆兰的桥梁道路工程师。他早年从事钢筋混凝土桥的设计和施工,1930年修建了当时跨度最大的钢筋混凝土拱桥普卢加斯泰勒桥(3跨、净跨各171.7米)。他首次在拱顶采用扁千斤顶落架并预加应力,在拱趾处采用混凝土铰。用振捣获得高强度混凝土也是从他开始。弗雷西内的最大贡献是对混凝土收缩和蠕变的定量估算,并认识到只有采用高强度钢筋才能在混凝土中获得足够的永久预应力。1933年,他在勒阿弗尔港口火车站的加固工程中成功地应用了预加应力的方法。19

44、38年,在他发明了一整套张拉和锚固钢丝的工具以后,该法在全世界得到普遍采用。弗雷西内的主要著作有:混凝土应用技术的革命、预应力混凝土的原理和应用以及弗雷西内生平和著作集等。安曼 O. H. Ammann(1879-1965) 美国桥梁工程师。生于瑞士沙夫豪森,1904年移居美国,1927年任美国纽约港务局(PNYA)总工程师。曾设计建造过多座世界著名的大跨度悬索桥及钢拱桥,如纽约乔治 华盛顿桥,建成于1931年,主跨1066.80米,首次破千米桥梁跨度记录;旧金山金门大桥建成于1937年,为公路桥,主跨1280.16米,保持世界记录近30年之久,钢桥塔高出水面227.38米,当时也居世界首位;

45、纽约韦拉扎诺海峡悬索桥建成于1964年,主跨1298.45米,为双层公路桥,全桥用钢量多达14.4万吨;纽约贝永桥1931年建成,为一公路钢桁架拱桥,主跨503.53米,是世界著名大跨度拱桥之一。太沙基 Karl Terzaghi(1883-1963) 近代土力学及基础工程学的创始人,生于布拉格。1904年毕业于奥地利格拉茨高等工业学院机械工程系,继又选修地质学。早期在欧洲从事钢筋混凝土工作,1912年在母校获得博士学位。19211923年,他发表了饱和粘性土的一维固结理论,以及土中孔隙水压力和有效应力的概念。1925年发表了最早的土力学专著。19251929年,他在美国麻省理工学院任教期间,

46、发表了关于土力学原理的系列论述,被公认为近代土力学的创始人。19291938年,他重返欧洲,任维也纳技术大学教授。1938年后,又赴美国任哈佛大学教授,并长期定居于波士顿附近。他一生论著200多篇,代表性的著作有理论土力学和土力学的工程实践。1936年他发起成立国际土力学及基础工程协会,并任主席至1957年。有6个国家的大学授予他荣誉博士学位。茅以升(1896-1989 ) 中国桥梁学家、教育家。字唐臣,江苏镇江人。1921年获美国卡内基理工学院博士学位。回国后历任交通大学唐山分校、东南大学、北洋工学院等校教授、主任、校长、院长,1948年当选为中央研究院院士。1949年后历任中国交通大学校长

47、、铁道研究所所长、铁道科学研究院院长。1955年当选为中国科学院学部委员、技术科学部副主任。茅以升长期从事桥梁工程、结构力学和土力学方面的工程实践、科学研究和教育工作。他曾主持修建了钱塘江公路铁路两用桥。该桥是中国自己建造的第一座跨度较大的现代桥梁。茅以升倡导土力学的研究和教学,发起成立中国土力学及基础工程学会。茅以升于1921年因研究桥梁结构次应力,获美国康奈尔大学福蒂士研究奖章,1979年因在土木工程上的贡献,获美国卡内基梅隆大学“卓越校友”奖章。1982年当选美国国家工程科学院外籍院士。纽马克 N. M. Newmark(1910-1981)美国力学和结构专家。生于美国新泽西州普兰菲尔德,1930年毕业于拉特格斯大学。毕业后在伊利诺大学任教

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