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土木工程未來(lái)展望
[摘要]現(xiàn)代土木工程發(fā)展現(xiàn)狀可以從以下幾個(gè)方面論述：土木工程材料，功能要求多樣化，城市建設(shè)立體化，交通工程快速化，工程設(shè)施大型化，隨著科技的迅猛發(fā)展，土木也面臨著各種挑戰(zhàn)與機(jī)遇，因此，為了跟上時(shí)代的步伐，土木工程未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)也將從幾個(gè)方面進(jìn)行：重大工程項(xiàng)目獎(jiǎng)陸續(xù)興起；土木工程將向太空、海洋、荒漠開(kāi)拓；工程材料向輕質(zhì)，高強(qiáng)，多功能化發(fā)展；設(shè)計(jì)方法精確化，設(shè)計(jì)工作自動(dòng)化；信息和智能化技術(shù)全面引入土木工程，還有土木工程的可持續(xù)發(fā)展等等。
[關(guān)鍵詞]土木工程材料 發(fā)展趨勢(shì) 多功能 可持續(xù)發(fā)展 智能化 立體化
一、 目前土木工程的發(fā)展現(xiàn)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(xiàn)代的高強(qiáng)度混凝土（高強(qiáng)度就是增加混凝土的密實(shí)性，最常用的方法就是用極細(xì)的活性顆粒滲入混凝土，使它們?cè)谒酀{中的細(xì)微孔隙中水化，減少和填充混凝土的毛細(xì)孔，達(dá)到增密和增強(qiáng)的作用。）、高性能混凝土（超高的強(qiáng)度、低滲透性、良好的結(jié)構(gòu)性能、優(yōu)越的耐久性、可觀的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保性，有關(guān)常規(guī)的混凝土物理，力學(xué)性能指標(biāo)亦要根據(jù)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(fù)合材料的統(tǒng)稱），纖維混凝土能增強(qiáng)塑性混凝土的抗拉能力，顯著降低其塑性流動(dòng)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(zhǎng)期整體性。這些纖維呈各向均勻地分布于整個(gè)混凝土，使混凝土得到輔助的加強(qiáng)，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(tài)下混凝土可能出現(xiàn)裂縫的寬度和長(zhǎng)度。
綠色建材（綠色建材指在原料采取、產(chǎn)品制造、使用或者再循環(huán)以及廢料處理等環(huán)節(jié)中對(duì)地球環(huán)境負(fù)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(chǎn)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(wú)污染環(huán)境的生產(chǎn)技術(shù)。）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(shè)更加立體化，像城市為了解決交通方面問(wèn)題，光靠傳統(tǒng)的地面交通已經(jīng)無(wú)能為力，于是一方面修建地下交通網(wǎng)，另一方面又修建高架公路網(wǎng)或軌道交通，隨著地下鐵道的興建，地下商業(yè)街、地下停車場(chǎng)、地下倉(cāng)庫(kù)、地下工廠、地下旅館等也陸續(xù)發(fā)展起來(lái)。而高架道路的造價(jià)比地下鐵道要經(jīng)濟(jì)得多，因而大中城市紛紛建設(shè)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(wèn)題，而且還為城市的面積增添了風(fēng)采。現(xiàn)代化城市建設(shè)在地面、空中、地下同時(shí)展開(kāi)，形成了立體化發(fā)展的局面。
3、同時(shí)工程設(shè)施大型化，即為了滿足能源、交通、環(huán)保、及大眾公共活動(dòng)的需要，許多大型的土木工在第二次世界打大戰(zhàn)以后陸續(xù)建成并投入使用。（如在拱橋方面，南斯拉夫克二號(hào)混凝土拱橋跨度達(dá)390m，中國(guó)黃河的江界河混凝土拱橋跨度330m，在隧道方面，近代開(kāi)鑿了許多穿過(guò)大山或越過(guò)大江、海峽的通道。在高層建筑方面有上海金茂大廈，上海環(huán)球金融中心大廈，還有海上采油平臺(tái)，核電站等。總之在現(xiàn)代土木工程中，我國(guó)近20年來(lái)取得了舉世矚目成就，雖然只是開(kāi)始，但是隨著祖國(guó)科技的不斷發(fā)展，在未來(lái)土木方面將會(huì)越走越遠(yuǎn)。
二、土木工程未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
隨著世界的變革與科技的不斷發(fā)展，土木工程也面臨著重大挑戰(zhàn)，如世界正經(jīng)歷工業(yè)革命以來(lái)又一次重大變革，這便是信息（包括計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等）工業(yè)的迅猛發(fā)展，可以預(yù)計(jì)人類的生產(chǎn)、生活方式將會(huì)發(fā)生重大變化。還有航空航天事業(yè)的發(fā)展，地球人口激增，資源短缺，人類生存受到威脅，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。因此為了人類能有一個(gè)舒適的生存環(huán)境，適應(yīng)世界的潮流與發(fā)展，土木工程在未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將從以下方面進(jìn)行：
1、重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)興建。在高速公路方面；了解決城市土地供求矛盾，城市建設(shè)將向高、深方向發(fā)展。同時(shí)不僅要筑路，且有多座大橋或隧道要建設(shè)；在港口工程方面，在中國(guó)加入WTO以后港口的發(fā)展帶來(lái)了極大的機(jī)遇與空間，也帶來(lái)了巨大的壓力與挑戰(zhàn)。中國(guó)港口成為世界集裝箱運(yùn)輸港口中發(fā)展最快、建設(shè)規(guī)模最大的港口群，港口碼頭專業(yè)化、大型化，航道深水化的發(fā)展更加迅猛，促使我國(guó)大力開(kāi)辟深水航道和開(kāi)挖深水港池，大量建設(shè)深水泊位，結(jié)合港口疏浚吹填造陸，使軟基加固技術(shù)得到發(fā)展，碼頭結(jié)構(gòu)向構(gòu)件大型化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化方向發(fā)
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展，碼頭裝卸設(shè)備向大型化，高效率和專業(yè)化方向發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)和其他先進(jìn)技術(shù)在港口勘測(cè)，設(shè)計(jì)、施工和經(jīng)營(yíng)管理等方面日益廣泛應(yīng)用，在波浪預(yù)報(bào)、波浪理論和不規(guī)則波浪作用力的研究，泥沙淤積研究及模型試驗(yàn)，防波堤人工塊體的研究等方面，都將大力發(fā)展。
2、土木工程項(xiàng)目將向太空、海洋、荒漠地開(kāi)拓。現(xiàn)在陸地上土地太少，首先想到可向海洋發(fā)展。向海洋開(kāi)拓從近代已經(jīng)開(kāi)始。為了防止噪聲對(duì)居民的影響，也為了節(jié)約用地，許多機(jī)場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始填海造地。從航空母艦和大型運(yùn)輸船的建造得到啟發(fā)，人們以設(shè)想建立海上浮動(dòng)城市，對(duì)于荒漠，可以設(shè)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(qū)，還有海水淡化，至于到太空上發(fā)展乃人類一直的夢(mèng)想，如設(shè)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(zhì)、高強(qiáng)、多功能化方向發(fā)展。如傳統(tǒng)材料的改性，化學(xué)合成材料的應(yīng)用（如門窗，管材、裝飾材料，今后的發(fā)展方向是向大面積圍護(hù)材料及結(jié)構(gòu)骨架材料發(fā)展）。還有設(shè)計(jì)方法精確化，設(shè)計(jì)工作自動(dòng)化，由于快速計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使這一計(jì)算機(jī)得以實(shí)現(xiàn)。比如海上取油平臺(tái)、核電站、摩天大樓、地下過(guò)海隧道等巨型工程，有了計(jì)算機(jī)的幫助，便可合理的進(jìn)行數(shù)值分析和安全評(píng)估。
數(shù)值計(jì)算機(jī)的進(jìn)步使過(guò)去不能計(jì)算的帶有盲目性的估計(jì)可以變成較精確的分析。例如，土木工程中由于各個(gè)桿件分析分析到整體分析；工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的定性分析到施工階段的全過(guò)程仿真分析；工程結(jié)構(gòu)中在災(zāi)害荷載作用下的全過(guò)程非線性分析；與時(shí)間有關(guān)的長(zhǎng)時(shí)間徐變分析和瞬間的沖擊分析等。
3、信息和智能化技術(shù)全面引入土木工程。如（1）信息化施工（即在施工過(guò)程中所涉及的各部分各階段廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，對(duì)工期、人力、材料、機(jī)械、資金、進(jìn)度等信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、處理和交流，并加以科學(xué)地綜合利用，為施工管理及時(shí)、準(zhǔn)確地提供決策依據(jù)。（2）智能化建筑，即一方面在房屋中設(shè)備用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與控制，并可通過(guò)自動(dòng)化或人工干預(yù)來(lái)保證設(shè)備運(yùn)行的安全、可靠、高效。另方面是安裝隊(duì)居住者的自動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)，對(duì)于辦公室來(lái)說(shuō)，智能化要求配備辦公自動(dòng)化設(shè)備，快速通信設(shè)備，樓宇自動(dòng)管理和控制設(shè)備。（3）智能化交通（先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)，交通信息服務(wù)系統(tǒng)，車輛控制系統(tǒng)，車輛調(diào)度系統(tǒng)，公共交通系統(tǒng)等。）它應(yīng)具有信息收集，快速處理，優(yōu)化決策，大型可視化系統(tǒng)等功能。（4）土木工程分析的仿真系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)上模擬大少的工程結(jié)構(gòu)在災(zāi)害荷載作用下從變形到倒塌的全過(guò)程，從而揭示結(jié)構(gòu)
不安全的部位和因素。）-
4、土木工程的可持續(xù)發(fā)展。臨人口增長(zhǎng)，生態(tài)失衡，環(huán)境污染，人類生存環(huán)境惡化，20世紀(jì)80年代提出可持續(xù)發(fā)展的原則，在建設(shè)與使用土木工程過(guò)程中，與能源消耗，資源利用、生態(tài)平衡有密切關(guān)系，從資源方面看，建房、修路大多要占地，而我國(guó)土地資源十分緊張，因此這方面應(yīng)盡可能采用可再生資源和循環(huán)利用已有資源，例如太陽(yáng)能，利用處理過(guò)的廢水等。
【參考文獻(xiàn)】
【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(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)系統(tǒng)工作研討會(huì)報(bào)告
《土木工程概論》學(xué)結(jié)
本課程首先讓我了解了土木工程的本質(zhì)定義，認(rèn)識(shí)有關(guān)土木工程中所運(yùn)用的材料及其它們的一些特性，還有土木工程的在個(gè)方向的作用，如建筑工程中的基本構(gòu)件，單層多層建筑，特種結(jié)構(gòu)。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(yīng)用。最后學(xué)工程施工方面，建設(shè)項(xiàng)目管理，和防災(zāi)減災(zāi)，數(shù)字化技術(shù)和設(shè)計(jì)理念。根據(jù)上述所學(xué)的內(nèi)容，我大致分為四部分進(jìn)行總結(jié)。
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(jiàn)的砌筑材料并按照生產(chǎn)工藝分為燒結(jié)磚和非燒結(jié)磚；按所用原材料分為粘土磚、頁(yè)巖磚、粉煤灰磚等等；按有無(wú)空洞分為空心磚、多孔磚和實(shí)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(jīng)加工后表面美觀富于裝飾，且資源多，便于取材，生產(chǎn)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(kāi)始應(yīng)用于建筑當(dāng)中，同時(shí)伴隨著鋼筋混凝土的問(wèn)世。土木工程所用的的鋼材結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)材料，骨料和水按一定比例配置，經(jīng)攪拌振搗成型，在一定條件下養(yǎng)護(hù)而成的人造石材�；炷辆哂性县S富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，具有抗壓強(qiáng)度高、耐久性好�，F(xiàn)代材料是把混凝土進(jìn)行改造，有高強(qiáng)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(xiàn)·綠色建材指采用建材衛(wèi)生生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)的無(wú)毒害、無(wú)污染、無(wú)放射性、有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康、安全的建筑和裝飾材料。如提高水泥強(qiáng)度等級(jí)，生產(chǎn)多功能水泥，以廢渣經(jīng)過(guò)加工代替部分水泥，從而降低水泥產(chǎn)量；生產(chǎn)中改進(jìn)工藝，降能耗，減少排污和排入大氣的CO2，盡量達(dá)到環(huán)境容許程度。材料方面以后將會(huì)想著輕質(zhì)高強(qiáng)環(huán)保型發(fā)展。
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學(xué)完土木材料以后接著學(xué)在建建筑物是要進(jìn)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(jié)
構(gòu)和基礎(chǔ)。進(jìn)行地基處理的原因是要滿足特定條件：p<=f（即壓應(yīng)力要小于等于地基承載力），因此，在建某棟建筑物時(shí)，要對(duì)地基進(jìn)行勘察和原位測(cè)試�？辈斓哪康氖遣槊鞴こ痰刭|(zhì)條件，分析存在的地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)建筑地區(qū)做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。基礎(chǔ)分為深基礎(chǔ)和淺基礎(chǔ)(埋深不少于0.5m)淺基礎(chǔ)分為剛性基礎(chǔ)和擴(kuò)展基礎(chǔ)。按結(jié)構(gòu)可分為獨(dú)立基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)和箱型基礎(chǔ)。至于深基礎(chǔ)有樁基礎(chǔ)（預(yù)制樁和灌注樁）、沉井基礎(chǔ)和沉箱基礎(chǔ)。由于地基承載力有差異，因此會(huì)存在不均勻沉降，但沉降要符合國(guó)際指標(biāo)。最后進(jìn)行地基處理的方法有換填法、預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、振沖法、土或灰土擠密樁法、砂石樁發(fā)、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(diǎn)講述，因?yàn)楸緦I(yè)主要以建筑工程為主），學(xué)習(xí)建筑工程首先要了解其基本構(gòu)件，有板，梁、柱、拱。由這些基本構(gòu)件構(gòu)成了基本骨架，同時(shí)基本骨架要滿足的條件是S<=R(即作用效應(yīng)小于等于抵抗能力)。之后建筑可以分為單層建筑（3m<層數(shù)<7m）多層建筑（10m~24m）其結(jié)構(gòu)布置主要有混合結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)。還有高層建筑和超高層建筑，其結(jié)構(gòu)布置主要有框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。
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(wěn)定性，足夠的承載力和剛度，足夠水濕穩(wěn)定性，還有路面結(jié)構(gòu)圖有六層，分別為土層、墊層、底基層、基層、聯(lián)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(gòu)法，注漿法，沉管法和頂管法）
在橋梁工程方面，學(xué)習(xí)到橋梁的結(jié)構(gòu)形式分為梁式橋（鉸接）有簡(jiǎn)支梁，伸臂長(zhǎng)梁和連接梁。拱式橋(其特點(diǎn)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(shí)體式橋墩，空心式橋墩，橋梁技術(shù)的發(fā)展方向是跨度更長(zhǎng)，更大。重視橋梁美觀及環(huán)境保護(hù)，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(chǔ)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(yàn)（主要檢查規(guī)格，數(shù)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(biāo)高），支撐體系可靠，縫隙寬度<=規(guī)格要求）。在混凝土工程施工中要注意其配料，攪拌，運(yùn)輸（不分層離析）<初段時(shí)間、澆筑：振搗密實(shí)<=初凝
時(shí)間和養(yǎng)護(hù)。防水工程中要依靠本身的密實(shí)性，用防水材料或先把水抽干。吊裝工程在吊裝前進(jìn)行吊裝驗(yàn)算，抗傾覆驗(yàn)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(shè)項(xiàng)目管理上，首先要認(rèn)識(shí)建設(shè)程序，建設(shè)程序反映了建設(shè)項(xiàng)目發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律和過(guò)程，這些階段有嚴(yán)格的先后次序，不能任意顛倒，必須共同遵守。這個(gè)先后次序就是我們通常說(shuō)的建設(shè)程序。建設(shè)程序是指在建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)想，選擇、評(píng)估、決策、設(shè)計(jì)、施工、竣工驗(yàn)收、投入生產(chǎn)整個(gè)建設(shè)過(guò)程中，各項(xiàng)工作必須遵守的先后次序的法則。這個(gè)法則是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上制造出來(lái)的，是建設(shè)項(xiàng)目科學(xué)決策和順利進(jìn)行的重要保證。工程項(xiàng)目管理是指從事工程項(xiàng)目管理的企業(yè)受業(yè)主委托，按照合同約定，代表業(yè)主對(duì)工程項(xiàng)目的組織實(shí)施進(jìn)行全過(guò)程或若干階段的管理和服務(wù)。在工程項(xiàng)目管理中首先要有明確的目標(biāo)，然后將目標(biāo)分解，接著實(shí)施過(guò)程對(duì)此檢查，最后發(fā)現(xiàn)偏差。同時(shí)工程項(xiàng)目包括業(yè)主，監(jiān)理和承包單位三大主體組成。
4、最后就是認(rèn)識(shí)一些工程災(zāi)害，有人為災(zāi)害和自然災(zāi)害（地震，風(fēng)災(zāi)和地質(zhì)災(zāi)害（泥石流、滑坡等））。然而要防止災(zāi)害的發(fā)生，一些人為災(zāi)害需要立法和守法，一些自然災(zāi)害需要防火規(guī)范如選用耐火材料，防地震就要遵守抗震規(guī)范（如設(shè)防烈度：影響程度，震級(jí)：地震能量大�。�，做到小震不壞，中震可修，大震不倒。數(shù)字化技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用，在大學(xué)需要掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，AUTOcad和專業(yè)CAD。在設(shè)計(jì)理念方面，首先要有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟：定方案布置方案；確定計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算荷載（作用）；計(jì)算作用效應(yīng)（S<=R）；畫(huà)出施工圖。
總之，學(xué)習(xí)土木工程概論后，讓我在土木建設(shè)方面有了更深的認(rèn)識(shí)，如土木工程設(shè)施的規(guī)劃，勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、管理和維修構(gòu)成了土木工程專業(yè)所學(xué)習(xí)的核心新內(nèi)容，為我以后的土木工程生涯奠定了基礎(chǔ)。
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