(1)数力理论在现代重要工程中的应用第一部分

数力理论在现代重要工程中的应用第一章数力理论在现代重要工程中的应用概述引言开设这门课的目的、意义数学、力学的主要内容1）数学：初等数学、高等数学、工程数学（积分变换，复变函数、线性代数、概率论、矢量分析与场论、数学物理方程等）2）力学：理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学、岩土力学等1.1在土木工程中的应用一、土木工程1、定义：土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。科学关于事物的基本原理和事实的有组织有系统的知识。技术根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种生产工艺、作业方法、设备装置的总和。工程将自然科学的原理应用到工农生产部门中去而形成的各学科的总称。其目的在于利用和改造自然来为人类服务，但工程并不等于科学。2、土木工程的范围

房屋建筑工程土木工程

公路与城市道路工程

铁道工程

桥梁工程

隧道工程

机场工程

地下工程

给水排水工程

港口码头工程国际上，水利工程也是3、土木工程需要解决的问题形成人类活动所需的功能良好和舒适美观的空间和通道；赖特所设计的“流水别墅”，被誉为是“二十世纪的艺术杰作”。能够抵御自然或人为的作用力；中南加州大学医院，采用铅芯多层橡胶隔震器68个，多层橡胶隔震器81个。在1994年发生的6.7级地震中，6-8英尺高的花瓶等没有一个掉下来，各种机器等均未损坏，医院功能得到维持，成为防灾中心，起到十分重要的作用。充分发挥所采用材料的作用；美籍华人建筑师贝聿铭所设计的巴黎卢浮宫玻璃金字塔，被公认为当代建筑艺术最伟大的奇迹，其金属支架的负荷超过了它自身的重量。利用有效的技术和组织，把社会所需要的工程建造成功；2008年北京奥运会游泳中心和主体育场。二、土木工程专业历史沿革

1952年，我国学习前苏联的模式对土木工程系科进行设置，所设立的工业与民用建筑专业专攻房屋建筑、道路专业专攻道路；后在1982年、1993年、1997年对专业目录进行了三次调整，坚持拓宽专业口径、增强适应性的原则，自1993年工业于民用建筑专业改为建筑工程专业，1997年起将建筑工程、交通土建、地下工程等近十个专业合并为目前的“土木工程专业”。1.2我国高等学校土木工程专业

人才培养目标和素质要求*本节内容根据全国土木工程专业指导委员会制定的培养方案编写一、培养目标培养适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，掌握土木工程学科的基本理论和基本知识，获得工程师基本训练并具有创新精神的高级专门人才。毕业生能从事土木工程的设计、施工与管理工作，具有初步的项目规划和研究开发能力。目标明确前程似锦二、素质要求1、思想道德、文化和心理素质

爱国、爱党、有志向、为人民服务！敬业、守法、爱劳动、有高尚道德！乐观、向上、有修养、保持良好心态！

有容乃大无欲则刚2、知识结构

知识结构人文社会科学基础自然科学基础知识学科专业基础知识专业知识相邻学科知识政治、外语、法律、经济、哲学等。数学、物理、化学、信息、计算机等。力学、地质、材料、测量、画法几何等。勘测、设计、施工、防灾、专业法规等。努力学习吧！3、能力结构

获取知识的能力

能力结构运用知识的能力创新能力表达、管理和公关能力查阅文献、获取信息、不断学习理论与实践结合、解决工程问题科学研究、开发和技术创新图文及口头表达管理及人际关系4、其他良好的身体素质—身体是革命的本钱！21世纪对工程技术人员各要求的排序！*摘自2000年9月在华沙召开的世界工程教育大会。

对专业的技术热情；综合能力；专业技术知识；

第二章土木工程的内涵

和发展简史

2.1土木工程的内涵一、土木工程是一种工程分科用石材、砖、砂浆、水泥、混凝土、钢材、木材、塑料等建筑材料修建房屋、铁路、道路、桥梁、隧道、运河、堤坝、港口等工程的生产活动和工程技术，包括对上述各类工程的勘测、设计、开发、建造、保养、维修等。

二、土木工程是一种学科—土木工程学指运用数学、物理、化学等基础科学知识，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。

2.2土木工程的发展简史（土木工程的发展经过了古代、近代和现代3个历史时期）一、古代土木工程1、时间：公元前5000年至17世纪中叶。2、特点：材料：最早只是当地的天然材料，如泥土、砾石、树枝、竹、茅草、芦苇等，后来发展了土坯、石材、砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混合材料如草筋、混合土等。

工艺技术：最早只是利用石斧、石刀等简单工具，后来发展了斧、凿、钻、锯、铲等的青铜和铁制工具，兴起了窑制和锻烧加工技术，以及打桩机、桅杆起重机等施工机械。工程上的分工也日益细致，工种分化有木工、瓦工、泥工、土工、窑工、雕工、石工、彩画工等。土木工程缺乏理论上的依据和指导，仅有一些经验总结和形象描述。尽管如此，古人还是创造了许多让我们惊叹的杰作!

3、古代有代表性的工程

距今约6000-7000年的西安半坡村遗址3、古代有代表性的工程

建于约公元前２６７０年的埃及大金字塔，原高１４６.５９米，塔基呈正方形，每边长约２３０多米，塔身由２３０万块巨石组成，为建成大金字塔，一共动用了１０万人花了２０年时间。3、古代有代表性的工程

建于约2000年前的古罗马帝国竞技场，其直径最长处为188米，最短处为156米，可容8万人。3、古代有代表性的工程

帕特农神庙建于公元前447年至前438年。神庙长70米，宽31米，柱高10.5米。它结构匀称、比例合理，体现了希腊人理想的审美标准，即黄金分割律。3、古代有代表性的工程

索菲亚大教堂是拜占庭建筑风格的代表作。主体呈长方形，中央大穹窿圆顶直径33米，顶部离地55米。东西两端连接着两个小穹窿圆顶，每个小圆顶又连接更小的圆顶。

3、古代有代表性的工程

长城是我国古代劳动人民勤劳和智慧的结晶，代表了我国灿烂的古代文明。3、古代有代表性的工程

公元590-608年间建造在河北省洨河上的隋代敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥，即赵州桥。该桥全长50.82米，桥面宽约10米，跨度37.02米，采用28条并列的石条砌成拱圈形成。拱圈矢高7.32米。该桥无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高成就，是世界上最早的敞肩式拱桥，早于欧洲同类桥约1000年。隋唐以前，中国已经形成了梁桥、拱桥、索桥、浮桥这四大桥梁体系。

3、古代有代表性的工程

应县木塔，建于1056年，总高67.13米，底层直径30米，是国内外现存最古老最高大的木结构塔式建筑。3、古代有代表性的工程

始建于秦末年的四川都江堰大型引水枢纽，是历史上最大的无坝引水工程。此工程以灌溉为主，兼有防洪、水运、供水等多种效益，一直沿用至今。其规模之大，规划之周密，技术之合理，均为前所未有。二、近代土木工程1、时间：17世纪中叶至20世纪中叶。2、特点：有力学和结构理论作为指导，伽利略建立的梁的设计理论、牛顿总结的力学三大定律、欧拉建立的柱的压曲理论等为土木工程的发展奠定了基础；砖、瓦、木、石等建筑材料得到日益广泛的使用，混凝土、钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展，工业发展给建筑业带来新型建筑材料；施工技术进步很大，建造规模日益扩大，建造速度大大加快。

3、近代有代表性的工程

1859年发明的转炉炼钢法，使得钢材得以大量生产并愈来愈多地应用于土木工程。1889年建于巴黎的埃菲尔铁塔就是最具代表性的工程之一，它高300m，重8500吨，是近代高层建筑的萌芽。3、近代有代表性的工程

1824年阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权，使得混凝土在土木工程中得到广泛应用。建于1931年的美国纽约帝国大厦，采用钢框架结构外包混凝土，高381米，102层，曾保持世界第一高长达40年之久。美国人将帝国大厦的落成当作纽约市从经济萧条中复苏的象征。3、近代有代表性的工程

1883年美国建成了主跨达486米现代悬索桥——布鲁克林大桥。3、近代有代表性的工程

金门大桥建于1937年，主跨1270米，是第一座路径超过千米的大桥。3、近代有代表性的工程

第二章土木工程的内涵和发展简史建于1932年的港湾大桥，及建于1973年的悉尼歌剧院。三、现代土木工程1、时间：20世纪中叶第二次世界大战结束后至今。2、特点设计理论日趋完善，尤其随着计算机技术的发展，使得设计计算方法更加精确，设计手段自动化程度不断提高；钢材、混凝土、预应力混凝土等材料应用更为成熟和广泛，铝合金、塑料、纤维等新材料迅速发展，建筑材料呈现轻质高强的发展趋势；2、特点施工技术和设备更为先进，大型吊装设备、混凝土搅拌运输车、盾构机等设备的出现解决了大型工程、高难工程的建造问题，施工效率显著提高；土木工程建设更注重节能、环保和可持续发展，节能环保材料的利用、建筑垃圾回收利用、污水处理、生态建筑、智能建筑等为成为土木工程发展的新方向。3、现代有代表性的工程

材料、施工技术设备、设计理论的发展，使摩天大楼、跨海大桥、海底隧道等工程的建造成为可能！3、现代有代表性的工程

中国台北的101大厦，高508米、101层，是目前世界上已建成的第一高楼。3、现代有代表性的工程

马拉西亚吉隆坡双塔大厦，地上88层、高452米。3、现代有代表性的工程

位于芝加哥的西尔斯大厦，110层、高443米，曾保持世界第一20多年。3、现代有代表性的工程

上海金茂大厦，88层、高421米。3、现代有代表性的工程

香港国际金融中心，88层、高420米。3、现代有代表性的工程

日本明石海峡大桥，目前世界上主跨最长的悬索桥，大桥全长3910m,主跨长1991m,桥塔高280m。3、现代有代表性的工程

南京长江二桥，建成于2001年，主跨628米，世界排名第三的斜拉桥。3、现代有代表性的工程

卢浦大桥全长3900米，主桥为全钢结构，主跨550m，是目前世界上跨度最大的钢结构拱桥。3、现代有代表性的工程

重庆万县长江大桥，建于1997年，主跨420米。3、现代有代表性的工程

杭州湾跨海大桥全长36公里，居世界第一；建成后将缩短宁波至上海间的陆路距离120公里，

3、现代有代表性的工程

世界上海拔最高的公路之一青藏公路。3、现代有代表性的工程

国内第一座海底隧道—翔安隧道。

3、现代有代表性的工程

三峡工程是世界最大规模的水利枢纽工程，它的许多指标都突破了世界水利工程的纪录。3、现代有代表性的工程

国家体育场。可容纳8万人。平面为椭圆形,长轴340m短轴292m。屋盖有一个146m×76m的开合屋盖。总用钢量达16万t。3、现代有代表性的工程

中央电视台新台址，总投资约50亿人民币，2003年10月开工建设，2008年正式运行。3、现代有代表性的工程

新兴的绿色生态建筑。4、土木工程新挑战许多构想等待实现！

阿联酋“伯吉迪拜”塔楼新广州电视塔4、土木工程新挑战许多构想等待实现！

俄罗斯欲建白令海峡海底隧道，连接亚洲和北美，全长103公里，世界最长，建成后坐火车可从北京直达纽约。4、土木工程新挑战一些问题需要解决！

1995年日本神户地震。4、土木工程新挑战一些问题需要解决！

巴黎戴高乐机场发生屋顶坍塌事故

。4、土木工程新挑战一些问题需要解决！

美国旧金山奥克兰海湾桥在地震中遭到的破坏。4、土木工程新挑战一些问题需要解决！

纽约世界贸易中心遭袭。第三章土木工程材料

3.1土木工程材料的一般性质一、土木工程材料的分类1、按材料组成：

3.1土木工程材料的一般性质

第三章土木工程材料非金属材料

材料分类无机材料金属材料有机材料有色金属黑色金属砂、石、砖、瓦、水泥、石灰、混凝土、砂浆、无机纤维、玻璃木材、沥青、油漆、有机纤维、塑料生铁、铸铁、碳素钢、合金钢铝、铅、铜、锌、锡等及其合金2、按材料的作用：

3.1土木工程材料的一般性质

第三章土木工程材料

土木工程材料承重材料围护材料胶结材料装饰材料承受各种作用力，主要有：钢材、混凝土、木材、石材、砖、砌块等。保持空间和通道使用功能，主要有：砖、砌块、轻质混凝土、保温材料等。创造优美和舒适环境，主要有：石材、玻璃、油漆、木材、墙地面饰面材料等。水泥、石灰、石膏、沥青二、土木工程材料的性质

3.1土木工程材料的一般性质

第三章土木工程材料

材料性质物理性质力学性质密度、含水率、吸水性、透水性、导热性、耐火性、收缩膨胀等。耐久性强度、变形、弹性、塑性、韧性等。强度、变形、弹性、塑性、韧性等。3.2主要土木工程材料简介一、钢材1、材料：结构工程中所用的钢材的主要成分是铁（Fe,约占99%)和少量的碳(C）。当碳的含量不超过0.22%时称为低碳钢。若含有少量锰(Mn),硅(Si),钒(V)等元素,就成为低合金钢。2、种类：型钢、板材、管材和线材。型钢、板材、管材可通过焊接、铆接、螺栓连接的方式组合，做成钢结构。线材主要指钢筋、钢丝和钢绞线，主要用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构。3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料型钢与钢结构3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料钢结构厂房与连接节点3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料彩色压型钢板3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料光面钢筋变形钢筋预应力钢丝3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料预应力钢绞线及锚具。OVM15、OVM13张拉端锚具

3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料钢筋的邦扎与连接3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料预应力混凝土楼板施工图片一、钢材3、特点：材料均质，强度高，塑性好，便于加工和安装，耐火性差，易于锈蚀，维护费用高。3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料二、混凝土1、材料：是一种由水泥、水、粗骨料（石子）、细骨料（砂）按一定比例掺和而成的“人工石材”。常简写为“砼”。2、种类：按强度分为普通强度混凝土（C50以下）和高强度混凝土（C50及以上）。按组成成分及性能特点可分为：普通混凝土、轻骨料混凝土、加气混凝土、耐酸（碱）混凝土、耐热混凝土等。3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料二、混凝土3、混凝土外加剂：在混凝土拌和物中掺入不超过水泥重量的5%、且能使混凝土按要求改变性质的物质称为混凝土外加剂。如：减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂、速凝剂抗冻剂、着色剂、脱模剂等。

4、特点：可模性、耐久性、耐火性、整体性都很好，易于就地取材，价格较低，抗压强度比砖、石、木等都高；但其自重较大，抗拉强度低，施工比较复杂，工序多，工期长，抗拉强度低，易产生裂缝。3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料3.2主要土木工程材料简介

第三章土木工程材料混凝土的运