浅谈对土木工程的认识

浅谈对土木工程的认识每一门学科都有它自己的特点，都有它看似简单的地方，也有它不易被看到的深奥之处，土木工程也是如此。

有以前的同学上了大学就是专门修土木工程专业，这次限选课的土木工程课程，也让我对这个专业有了一些认识。

同时也让我看到了我所学习的数学专业在土木工程也起到了一定的作用，不仅是我对自己的所学感到了肯定，也对土木工程有了一些兴趣。

下面简要谈谈我对土木工程的认识。

土木工程的主要内容和重要作用：土木工程是利用伟大的自然资源为人类造福的艺术（伦敦土木工程师学会的皇家特许状阐明的定义）它包括建筑工程，桥梁工程，地下工程、道路与铁路工程，港口、海洋、给排水与环境工程，防灾减灾等许多内容。

土木工程涉及的内容可以说是与生活息息相关的。

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”。

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。

土木工程的发展历史：土木工程大致经历古代、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。

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；近代土木工程的特征：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。

现代土木工程的特征：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。

城市立体化：房屋建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。

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500－600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。

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。

桥梁工程：桥梁工程在交通事业中的作用，它对于发展国民经济,促进各地经济发展，促进文化交流和巩固国防，都具有非常重要的意义。

桥梁是公路，铁路，农村道路以及水利建设的重要组成部分。

在公路施工中，桥梁往往是全线通车的关键。

桥梁是线路的重要组成部分，由此可见，桥梁在交通事业中起着举足轻重。

桥梁按使用性一般分为：公路桥，人行桥，过水桥等。

按跨径大小和多跨总长分为：小桥，中桥，大桥，特大桥。

按行车道位置分为：上承式桥，中承式桥，下承式桥。

按承重构件受力情况分为：梁桥，板桥，拱桥，钢结构桥，吊桥，组合体桥。

桥梁的基本组成部分是：上部结构，下部结构，支座和附属结构。

上部结构在线路中断时跨越障碍物的主要承载结构。

下部结构包括桥墩，桥台和基础。

桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物。

通常设置在桥梁两端的称为桥台，它除了上述作用外，还与路堤相衔接，以抵御路堤土压力，防止路堤填土的滑坡和坍落。

桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分，通常称为基础。

它是确保桥梁能安全使用的关键。

一座桥梁中在桥跨或桥墩或桥台的支承处所设置的传力的装置，称为支座。

它不仅要传递很大的荷载，并且要保证桥跨结构能产生一定的变为。

桥梁的基本附属结构主要包括桥面系，锥形护坡，此外根据需要还要修筑护岸，导流结构物等附属工程。

在路堤与桥台衔接处，在桥台两侧设置石砌的锥形护坡。

以保证迎水部分路堤边坡的稳定。

一座桥梁的建设程序包括以下几个阶段：审批项目建议书进行工程立项，审批可行性研究报告确定设计任务书，在初步设计基础上形成招标文件并进行工程施工设计招投标，工程施工。

地下工程：地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程.它包括地下房屋和地下构筑物,地下铁道,公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。

当今世界，人类正在向地下、海洋和宇宙开发。

向地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。

地下空间的利用也正由“线”的利用向大断面、大距离的“空间”利用进展。

20世纪80年代国际隧道协会（ITA）提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的口号。

顺应于时代的潮流，许多国家将地下开发作为一种国策，如日本提出了向地下发展，将国土扩大十倍的设想。

从某种意义上来讲，地下空间的利用历史是与人类文明史相呼应的。

我国地下空间的开发和利用始于60年代。

1965年北京建设地下铁道。

一期工程自北京站至苹果园，24.17km，明挖法施工。

二期工程为环线，于老城墙下修建，16.1km，浅埋明挖法施工。

60年代上海修建打浦路水底公路隧道。

70年代，我国修建了大量地下人防工程，其中相当一部分目前已得到开发利用，改建为地下街、地下商场、地下工厂和贮藏库。

80年代上海建成延安东路水底公路隧道，全长2,261m，采用直径11.3m的超大型网格水力机械盾构掘进机施工。

同一时期，上海还建成电缆隧道及其它市政公用隧道等20余条，总长达30余km。

1985年至1987年，上海建成黄浦江上游引水隧道一期工程，日引用量达230万t，社会效益十分显著。

人民广场地下车库的建成，其平面尺寸达176×146m，深11m。

广州地铁、南京地铁等在此一时期进入设计与施工准备阶段，宁波开始了水底公路隧道的修建工作。

90年代以来，我国城市地下的交通与市政设施加快了修建速度。

上海地铁1号线，地铁2号线已相继开通。

我国地下空间开发利用的网络体系已开始建设，多在地表至－30m以内的浅层修筑地下工程。

可以预见随着经济的发展，我国地下工程将进入蓬勃发展的时期。

现代地下工程发展迅速，各种典型工程著名浩瀚。

世界已有数百个城市修建了地下铁路。

一些工业发达国家，逐渐将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下管线等结为一体，成为多功能的地下综合体。

道路工程：道路网规划和路线勘测设计：道路网规划应考虑各种交通运输综合功能的协调发展，路网布局的完善。

路线勘测设计则应根据国家制定的分级管理和技术指标，道路工程选定技术经济最优化的路线，对平、纵、横三个面进行综合设计，力争平面短捷舒顺、纵坡平缓均匀、横断面稳定经济，以求保证设计车速、缩短行车时间、提高汽车周转率。

对路基、路面、桥梁、隧道、排水等构造物进行精心设计，在保证质量的条件下降低施工、养护、运营和交通管理等费用。

路基工程：路基既是路线的主体，又是路面的基础并与路面共同承受车辆荷载。

路基按其断面的填挖情况分为路堤式、路堑式、半填半挖式三类。

路肩是路面两侧路基边缘以内地带，用以支护路面、供临时停靠车辆或行人步行之用。

路基土石方工程按开挖的难易分为土方工程（松土、普通土、硬土三级）与石方工程（软石、次坚石、坚石三级）。

路基工程在道路建设中，工程量大、占地广，常为控制施工进度的关键，故要求：①尽可能与沿线农田水利建设相结合并力争节约用地；②按照标准设计，严格控制施工质量，保证路基具有足够的强度和稳定性；③搞好排水和防护加固工程，沿河路基应注意不被洪水淹没冲毁；④填方工程应慎选土质并分层夯实，对其密实度和含水量进行现场控制；⑤冰冻地区还应设置防冻层或设置隔水层和隔温层，切断毛细水，减少负温差的不利影响；⑥当路线通过悬岩峭壁需修建悬出路台或半山桥，陡峻山坡则需修筑挡墙、石砌护坡或护脚等工程以保证路基和山体的稳定；⑦当路线不能避让必须通道路工程过特殊或不良地质、水文的地区或路段时，路基工程应针对其具体情况和特征，采取防治措施。

为保证路基、路面和其他构筑物的稳固及交通安全。

沿路基可修筑：①路基坡面防护。

铺种草皮、植树、抹面、灌浆沟缝、砌石护坡和护面墙等。

②冲刷防护。

有直接防护的构筑物，如抛石防护、石笼防护、梢料防护、驳岸、浸水挡墙等；有间接防护的调治构筑物，如丁坝、顺水坝、格坝等。

③支挡构筑物。

主要是挡土墙等构筑物。

路面工程：为适应行车作用和自然因素的影响，在路基上行车道范围内，用各种筑路材料修筑多层次的坚固、稳定、平整和一定粗糙度的路面。

其构造一般由面层、基层（承重层）、垫层组成，表面应做成路拱以利排水。

路面按其使用特性分为四级：①高级路面；②次高级路面；③中级路面；④低级路面。

按其在荷载作用下的力学特性，路面可分为刚性路面和柔性路面。

道路排水工程：水的作用是造成路基、路面和沿线构筑物的病害和冲毁的主因。

根据来源不同分为地表水和地下水。

地表水若沿道路表面流向或渗入路基土内时，可能将冲毁路基的路肩和边坡以及路面；地下水能使路基湿软，降低土基强度和路面承载力，严重时可引起翻浆或边坡滑坍，导致交通中断。

排水工程要与水利灌溉相配合，地面排水和地下排水兼顾，路基路面排水与桥涵工程相结合。

总的要求是：查明情况，全面考虑，因地制宜，就地取材，防重于治，经济适用，多种措施，综合治理，构成一个统一的排水系统。

地面排水设施一般有：边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、倒虹吸管和渡槽等。