土木工程专业概论罗福午绪论

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1、,土木工程概论,An Introduction to Civil Engineering,第一章 绪 论,1.为什么学习土木工程概论 2.何谓土木工程概论 3.土木工程发展的回顾 4.土木工程的发展趋势 5.土木工程的学习建议,1.为什么学习土木工程概论？,1.1 为什么学习土木工程概论？ 1.2 学习土木工程概论的任务？,1.实际工作的需要： 对于将来从事土木行业的工程师，无论是做设计还是施工方面的，可能会遇到不同的实际工程问题。如修建一条铁路，涉及到桥梁工程、隧道工程、材料工程、路基工程、线路工程等多专业方面的知识。这就要求我们对专业外的相关的学科的内容有所了解,使我们能更好地适应未来的工

2、作。这就是我们学习这门课程的一个目的。,1.为什么学习土木工程概论？,2.进一步学习深造的需要： 如果我们想进一步地考研究生，进行深造。学习这门课程，可以更好地了解一下土木的各个专业方向学习的内容，以及各个专业目前的发展前景，便于找到适合自己的、或自己感兴趣的具体专业。,1.为什么学习土木工程概论？,1.2 土木工程概论学习的主要任务,1. 基本概念的学习： 主要学习土木工程学不同分支学科的基本概念，对不同分支学科有一个概貌的了解，扩大我们的视野；同时掌握各个学科的基本术语，便于与同行之间的交流。,1.2 土木工程概论学习的主要任务,2. 力求建立大土木观念 同时在讲课过程中讲解一下不同土木分

3、支学科与现在所学基础学科的联系，尽量帮助我们建立起基础课程与专业课程之间的联系。便于大家以后能在工作和学习中学以致用！,2 何谓土木工程概论,2.1 何 为 土 木 工 程 2.2 土木工程的范围,2.1 何为土木工程,中国国务院学位委员会在学科简介中定义为： 土木工程：建造各类工程设施的科学技术的总称。 对象：（1）它既指工程建设的对象， 即建在地上、地下、水中的各种工程设施； （2）也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。,土木工程学的范围非常广泛，包括： 它包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程，铁道工程，桥梁工程，遂道工程，机场工程，地下工程， 给水排水工程，港

4、口、码头工程等。国际上，运河、水库、大坝、水渠等水利工程也包括于土木工程之中。,2.1 何为土木工程,房屋建筑,2.2 土木工程的范围,道路工程,2.2 土木工程的范围,铁路工程,武广,2.2 土木工程的范围,城市公路,2.2 土木工程的范围,水利工程,2.2 土木工程的范围,码头,港口工程,2.2 土木工程的范围,给排水工程,2.2 土木工程的范围,3.土木工程发展的回顾,3.1古代史 3.2 近代史 3.3 现代土木工程,3.1古代史,远古时代的建筑是由土、石头和木头等建造的，这也就是”土木“一词的由来。 大规模的建筑活动是从奴隶社会开始的。以金字塔为代表的埃及古代建筑反映了当时的几何、测

5、量和起重机械知识已达到了相当高的水平。,我国是世界上的文明古国之一，留下了很多有影响的土工建筑物，如： 战国时期的许多城市遗址，反映了当时城市建设的发达。例如中国古代规模最宏大的防御工程西起临洮、东至辽东的万里长城.,3.1古代史,此外我国早在秦汉时期就已广泛修建石桥。河北赵州桥（又称安济桥），是我国古代石拱桥的杰出代表。 春秋战国时期，中国已建成了一些相当规模的水利工程。像四川都江堰、关中的郑国渠。,3.1古代史,都江堰水利工程,3.1古代史,总的来说古代土木工程有以下几种主要结构形式：,石结构木结构砖结构,3.1古代史,一位叫戴维杜维斯法国化学家提出了一个关于金字塔建造的全新见解，他认为，

6、建造的巨石不是天然的，而是人工浇筑的。他从一位考古学家那里，得到块从埃及胡夫金字塔上取下的小石块，对它们逐个加以化验。出乎意料的是，化验结果证明，这些石块由贝壳石灰石组成。尽管考古证明，人类在几千年前就已掌握混凝土制作技术，但这些贝壳石灰石浇筑得如此坚如磐石，以致很难将它们与花岗岩区别开来，实在使人难以相信。,埃及金字塔,石结构,3.1古代史,山西应县木塔,塔位于山西省应县西街北侧，建于辽清宁二年（公元1056年）。原名“佛宫寺释迦塔”，因塔身全部用木质构成，俗称木塔。 塔为楼阁式，用优质松木建成，高67.13米，底层直径30米，平面呈八角形。塔刹高10米，塔的第一层有高10米的释迦像。塔壁上

7、有6幅如来佛像。像及壁画为辽代风格。应县木塔结构设计精巧，保存至今已近千年，是我国现存木构建筑之最。,木结构,3.1古代史,佛光寺,在山西省五台县东北32公里佛光山佛光寺内。塔建于北魏孝文帝时期（公元471-499年），是创建佛光寺的初祖禅师的墓塔，砖结构。,砖结构,3.1古代史,17世纪中叶第二次世界大战前后（历时约300年）这个时期，土木工程形成独立学科（civil engineering） 1.理论发展： 1683年，伽利略首次用公式表达了梁的设计理论 1687年，牛顿力学创立奠定了土木工程的力学分析基础； 1825年，纳斯建立结构设计的容许应力法。,3.2近代史,2.材料发展： 182

8、4年 发明了波特兰水泥， 1859年 转炉炼钢法，钢材大量生产并用于土木； 1867年 钢筋混凝土开始应用 1928年 预应力混凝土发明,3.2近代史,（1）铁路、地铁的诞生,（2）高层建筑和大跨桥梁的出现,（3）水利建设的发展-苏伊士和巴拿马运河,3.近代建筑的发展,3.2近代史,（1）铁路诞生,4.近代案例,1825年英国人史蒂文生制造的“运动一号”蒸汽机车，在斯托克顿至达林顿间开始营业，从此世界第一条铁路正式诞生。,3.2近代史,（2）地铁诞生,1863年伦敦修建了第一条地铁线。,3.2近代史,（3）芝加哥家庭保险公司大厦,建于18831885年，共10层，高55米，是世界上第一幢按现代

9、钢框架结构原理建造的高层建筑，摩天大楼建造之先河。,3.2近代史,（4）苏伊士运河,1869年完成的苏伊士运河沟通红海与地中海，使大西洋、地中海与印度洋联结起来，大大缩短了东西方航程。从欧洲大西洋沿岸各国到印度洋缩短5,5008,009公里；从地中海各国到印度洋缩短8,00010,000公里；对黑海沿岸来说，则缩短了12,000公里。,3.2近代史,（4）苏伊士运河,3.2近代史,（5）大跨和高层建筑出现,1931年 美国帝国大厦。102层，378米，保持世界纪录40年,1936年 美国金门大桥。世界上第一座跨度过千的大桥，1280m，悬索桥,3.2近代史,所谓中国近代史是指从1840年鸦片战

10、争开始，到1949年中华人民共和国建立这一时间范围。近代中国的土木建筑史深深地打上了半殖民地半封建社会的烙印。总的说来，这一时期我国内忧外患频繁，土木建筑业进展缓慢。 解放前, 我国在大江大河建桥极少。在长江上没有一座铁路桥梁，京广线被切断于武汉；京沪线在浦口靠轮渡过江。在黄河上也仅有两座铁路桥梁。,3.2近代史,中国近代典型建筑,1909 詹天佑主持修建京张铁路；,3.2近代史,1934 上海建24层国家饭店；,1937 茅以升主持建造钱塘江大桥；,中国近代典型建筑,3.2近代史,3.3 现代土木工程,随着社会的发展，土木工程达到一个新的高度，这一时期土木工程的主要特点： 1.功能要求多样化

11、 随着科技的发展，很多工业建筑物提出了恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防磁、防辐射、无微尘等要求，对建筑物的功能有更多的要求。,2.城市建设立体化 表现在： 城市高层建筑的兴建； 其中在美国高度在200m以上的达到了100多栋；目前，台湾101大厦，世界高度第一，508m；上海环球金融中心大厦，492m，世界第二；马来西亚的石油双塔，452m；美国西尔斯塔楼，443m；上海金茂大厦，420.5m； 城市交通的立体化； 立交桥、地铁等,3.3 现代土木工程,北京第一高楼528m中国尊,中国第一高楼632m上海中心大厦,3.交通工程的快速化 高速公路的兴建； 高速公路在二战前出现，二战后大规模兴建，现

12、在总里程超过了17万公里； 高速铁路； 1964年日本在东京和大阪间建成了世界上第一条高速铁路，长515km，时速达210km。 航空 磁悬浮铁路 2003年世界第一条用于商业的 磁悬浮铁路在上海建成,上海磁悬浮,3.3 现代土木工程,4.工业设施的大型化 （1）特大桥兴建； （2）超高层结构； （3）大跨度结构 （4）长大隧道 （5）大型水利工程 （6）特种结构,3.3 现代土木工程,（1）特大桥的修建,明石海峡大桥是于1998年4月建成的世界上跨度最大的悬索桥。这座大桥架设在神户市和淡路岛北端之间的明石海峡上，大桥全长3,910米 。,3.3 现代土木工程,（1）特大桥的修建,3.3 现代

13、土木工程,（1）特大桥的修建,3.3 现代土木工程,（1）特大桥的修建,3.3 现代土木工程,拱桥（施工中的卢浦大桥）,3.3 现代土木工程,（2）高层和超高层建筑 如：芝加哥国际贸易中心，高701m，待建。,上海环球金融中心，95层，460m,马来西亚国营石油双塔 总高度达452m ,共88层,3.3 现代土木工程,（2）高层和超高层建筑,阿联酋迪拜塔 828米，160层,Al Burj，1200米，200层,3.3 现代土木工程,加拿大多伦多电视塔 （549 m),莫斯科电视塔 (537 m),上海东方明珠电视塔 (468 m),2）高层和超高层建筑,3.3 现代土木工程,大跨预应力结构：

14、 预应力混凝土； 预应力钢桁架 大跨空间钢结构和悬索结构 如首都体育馆（跨度99m平板)；上海体育馆（直径110m平板网架结构）；秦俑陈列馆（跨度70m的三铰拱钢结构）等。,（3）大跨结构,3.3 现代土木工程,新奥法、盾构法、TBM等 海底隧道 青涵海底隧道，长54km（海底隧道之最）；英吉利海峡海底隧道全长50.5km，其中海底部分长37km 。 山区隧道 挪威拉达尔隧道（长25.8 km) 1999年西康铁路秦岭隧道，长18.4km。,（4）长大隧道,3.3 现代土木工程,海底隧道立体示意图,3.3 现代土木工程,52m,22m,服务隧道,厦门翔安海底隧道,行车隧道：设三车道，净宽13.

15、5m，净高 10.5m，建筑内轮廓面积122平米； 服务隧道：净宽 6.5m，净高 6m，建筑内轮廓面积 33平米； 上部为检修车辆和逃生通道 下部为市政管廊：1米直径供水管、 22万伏高压电缆、通信光缆 施工过程中超前掘进兼作地质导洞,世界上最高的混凝土重力坝高285m，位于瑞士羅罗纳河支流迪克桑斯河上。,瑞士大迪克桑斯坝,（5）水利工程,3.3 现代土木工程,三峡水利枢纽工程大坝为混凝土重力坝，坝高190m。,三峡大坝,3.3 现代土木工程,（6）特种结构 拼装结构：如拼装架桥机、拼装龙门吊机等,拼装式千吨负重走行龙门吊机,3.3 现代土木工程,4 土木工程发展趋势,4.1 重大工程项目将

16、陆续修建,在本世纪，由于新材料、新结构、新工艺、新施工方法的出现，人类将有可能从事规模巨大的土木工程建设，从事土木工程的人们将为改造世界作出新的贡献，取得新的突破。如： 芝加哥国际贸易大厦； 磁浮式列车的研制虽然仍处于试验阶段，但日本的磁浮式列车时速已达500多公里。 还有如白令海峡的填筑等。 渤海湾海底隧道,未来全球最高建筑物Al Burj，据说比迪拜塔还高。Burj Dubai标高807米，能成为全球最高的建筑物吗？我看未必。目前计划中的的Al Burj高达1200米，未来将建筑建在迪拜外海的人工岛上。施工难度相当大，称的上人类建筑商的壮举了。,4.1 重大工程项目将陆续修建,著名美藉华裔建筑师崔悦君计划在人口密集的旧金山市建造一座高2英里的圆锥形建筑，它将有500层高，底座直径达到1829米，可以容纳100万人居住。,4.1 重大工程项目将陆续修建,日本东京计划建造“X-Seed4000” 摩天巨塔，高40