土木工程學(xué)術(shù)論文范文(2)
土木工程學(xué)術(shù)論文范文篇二
土木工程的發(fā)展
摘 要：在 分析 土木工程定義和重要性的基礎(chǔ)上，本文探討了其 發(fā)展 歷程，預(yù)測(cè)了土木工程未來(lái)的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：土木工程; 發(fā)展; 建筑
Abstract：Based on the definition and importance of Civil Engineering, the development course is discussed, and the development direction of civil engineering is forecasted.
Key words：Civil engineering，development，constructure
1 引言
土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱。土木工程對(duì)國(guó)家的 經(jīng)濟(jì) 建設(shè)和人民生活的 影響 非常明顯和重要。土木工程密切關(guān)系到人類(lèi)賴以生存和繁衍的四大基本要素：衣、食、住、行，為人類(lèi)提供住宅、賓館、公寓、衣料生產(chǎn)貯藏基地、食品冷庫(kù)、公路、機(jī)場(chǎng)、鐵路、港口、碼頭、廠房、實(shí)驗(yàn)室等 現(xiàn)代 人類(lèi)生活和發(fā)展的必要場(chǎng)所空間。
2 土木工程的 歷史
2.1 中國(guó) 土木工程的歷史
遠(yuǎn)在上古時(shí)期，中國(guó)古人類(lèi)就在野處穴居，為了避免野獸侵襲，有巢氏(中國(guó)的傳說(shuō)中的巢居的發(fā)明者)，才教古人離開(kāi)天然巖洞、構(gòu)木為巢，居于樹(shù)上。我國(guó)古代土木工程多采用土、石、木等材料建造，建造技術(shù)和 藝術(shù) 造型達(dá)到當(dāng)時(shí)極高的成就。像長(zhǎng)城(圖1)、趙州橋(圖2)、都江堰(圖3)等都是具有代表性的中國(guó)古代土木工程的杰作。
2.2 世界土木工程發(fā)展歷史
在歐洲，大約8000年前已開(kāi)始采用曬干的磚;鑿琢 自然 石的采用，大約在5000～6000年前;至于在建筑中采用燒制的磚，亦有3000年的歷史。世界古代的偉大建筑，以公認(rèn)的七大奇跡(圖4～圖10)最為引人注目，它們都建于公元前600年～公元前200年，且均為石材建造，大都用于宗教、軍事和航海。且都是建于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)和 科技 非常發(fā)達(dá)的地區(qū)，說(shuō)明與經(jīng)濟(jì)繁榮和科技進(jìn)步是密不可分的。
3 土木工程的現(xiàn)狀
3.1世界現(xiàn)狀
隨著19世紀(jì)中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開(kāi)始使用，以及20世紀(jì)20年代后期預(yù)應(yīng)力混凝土的制造成功，建造摩天大樓、大跨度建筑和跨海峽1000m以上的大橋成為可能。 目前 ，世界上最高建筑是中國(guó)臺(tái)北的101大廈(圖11)，總高度為508m，世界前十大高層建筑見(jiàn)表1。近代 體育 事業(yè)的蓬勃發(fā)展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春筍般涌現(xiàn)，圖15和圖16為比較典型的優(yōu)秀奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)館。
目前世界跨度最大的懸索橋是日本的東線明石海峽懸索大橋(圖17)，跨度為1990m;最長(zhǎng)的斜拉橋是日本的多多拉橋，橋主跨有890m(圖18)，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)中國(guó)的蘇通長(zhǎng)江公路大橋(圖19)將刷新這一世界紀(jì)錄。最大跨度的拱橋是中國(guó)上海的盧浦大橋(圖20)，跨度為550m。世界十大懸索橋及斜拉橋分別見(jiàn)表2和表3。
世界高速公路總里程最長(zhǎng)的國(guó)家為美國(guó)，其總長(zhǎng)為81105公里。最高的大壩為高285m的瑞士大狄克桑斯壩。最高的電視塔為加拿大高549m的多倫多塔，其次為莫斯科塔，高537m。
3.2 中國(guó)現(xiàn)狀
回顧20世紀(jì)特別是改革開(kāi)放20年來(lái)，我國(guó)建設(shè)取得舉世矚目的輝煌成就。下面介紹我國(guó)的房屋、橋梁、鐵路、公路、水利、特種結(jié)構(gòu)等建設(shè)情況。
結(jié)構(gòu)工程：改革開(kāi)放后在我國(guó)大陸建造了許多高層建筑，目前我國(guó)最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大廈(圖21)。其他具有代表性的高層建筑還有深圳的地王大廈(圖22)。在特種結(jié)構(gòu)方面，我國(guó)有4所電視塔排在世界前十位，其中1995年建成的上海東方明珠電視塔(圖23)以468m的高度排在世界第三位。為迎接2008年的奧運(yùn)會(huì)，北京將建設(shè)一大批大跨超長(zhǎng)建筑，像國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”結(jié)構(gòu)(圖24)、國(guó)家游泳中心“水立方”(圖25)、國(guó)家大劇院(圖26)等。表1表明，無(wú)論在工程結(jié)構(gòu)的改革、建筑功能使用、新技術(shù)和新材料的采用上及合理 組織施工方面，還是在抗震分析和 計(jì)算 機(jī)程序 應(yīng)用 上及有關(guān)抗震控制試驗(yàn) 研究 上，我國(guó)均達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。
橋梁工程：我國(guó)的橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，取得了輝煌成就。表2及表3表明，我國(guó)已進(jìn)入橋梁工程發(fā)達(dá)國(guó)家之列，且有多座橋梁居世界同類(lèi)型橋梁中跨度排名之首，廣州的丫髻沙大橋(圖27)為跨度最大的中承式鋼管混凝土拱橋。
鐵路工程：截至2000年底，我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)路程已達(dá)6.87萬(wàn)公里，居世界第4位，亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方面發(fā)展。同時(shí)，我國(guó)也在積極建造高速鐵路，武漢至廣州的高速鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)間僅需4小時(shí)。此外，磁懸浮列車(chē)(圖28)也在發(fā)展。
公路建設(shè)：到2000年底，公路通車(chē)總里程達(dá)140萬(wàn)公里，20年內(nèi)增加了35萬(wàn)多公里，其中高速公路24336公里，居世界第三，僅次于美國(guó)和加拿大。
水利建設(shè)：50年間全國(guó)興建大中小水庫(kù)8.6萬(wàn)座，水庫(kù)總蓄水量4580億m3，建設(shè)和整修大江大河堤防25萬(wàn)公里，目前防洪工程發(fā)揮的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)7000多億元。在大壩建設(shè)方面，我國(guó)先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州烏江渡大壩、四川二灘大壩等水利水電工程，在建的三峽水電站(圖29)總裝機(jī)容量達(dá)1820萬(wàn)千瓦，建成后將超過(guò)目前世界上發(fā)電量最大的伊泰普水電站50%而躍居世界第一。
4 土木工程的未來(lái)
地球上可以居住、生活和耕種的土地和資源是有限的，而人口增長(zhǎng)的速度是不斷加快的。因此，人類(lèi)為了爭(zhēng)取生存，土木工程的未來(lái)至少向五個(gè)方向發(fā)展(見(jiàn)圖30)。
4.1 向高空延伸
現(xiàn)在人工建筑物最高的為646m的波蘭Gabin227kHz長(zhǎng)波臺(tái)鋼塔，由15根鋼纖繩錨拉。日本擬在東京建造800.7m高的千年塔(圖31)，它在距海約1.25英里的大海中，將 工作、休閑、娛樂(lè)、商業(yè)、購(gòu)物等融于一體的抗震豎向城市中，居民可達(dá)5萬(wàn)人。中國(guó)擬在上海附近的1.6公里寬，200m深的人工島上建造一棟高1250m的仿生大廈，居民可達(dá)10萬(wàn)。印度也提出將投資50億建造超級(jí)摩天大樓(圖32)，其地上共202層，高達(dá)710m。
4.2 向地下發(fā)展
1991年在東京召開(kāi)的城市地下空間國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議通過(guò)了《東方宣言》，提出了"21世紀(jì)是人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用地下空間的世紀(jì)"。建造地下建筑將有效改善城市擁擠、節(jié)能和減少噪聲污染等優(yōu)點(diǎn)。日本于20世紀(jì)50年代末至70年代大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用淺層地下空間，到80年代末已開(kāi)始研究50～100m深層地下空間的開(kāi)發(fā)利用 問(wèn)題 。日本1993年開(kāi)建的東京新豐州地下變電所，將深達(dá)地下70m。目前世界上共修建水電站地下廠房約350座，最大的為加拿大的格朗德高級(jí)水電站。我國(guó)城市地下空間的開(kāi)發(fā)尚處于初級(jí)階段，目前已有北京、上海、廣州等六個(gè)城市建有地鐵，已開(kāi)通的總長(zhǎng)度達(dá)215公里;設(shè)有140個(gè)地鐵站，北京地鐵長(zhǎng)度已達(dá)41.6公里。
4.3 向海洋拓寬
為了防止機(jī)場(chǎng)噪聲對(duì)城市居民的 影響 ，也為了節(jié)約使用陸地，2000年8月4日，日本大阪利用18億立方圍海建造的1000m長(zhǎng)的關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)(圖33)試飛成功。阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)首都迪拜的七星大酒店(圖34)也建在海上，洪都拉斯將建海上城市型游船，該船將長(zhǎng)804.5m，寬228.6m，有28層樓高，船上設(shè)有小型噴氣式飛機(jī)的跑道、 醫(yī)院 、旅館、超市、飯店、理發(fā)店和娛樂(lè)場(chǎng)等。近些年來(lái)，我國(guó)在這方面也已取得可喜的成績(jī)，如上海南匯灘圍墾成功和崇明東灘圍墾成功，最近又在建設(shè)黃浦江外灘的拓岸工程。圍墾、拓岸工程和建造人工島有異曲同工之處，為將來(lái)像上海這樣大的近海城市建造人工島積累了 科技 經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)備力量。
4.4 向沙漠進(jìn)軍
全世界約有1/3陸地為沙漠，每年約有600萬(wàn)公頃的耕地被侵蝕，這將影響上億人口的生活。世界未來(lái)學(xué)會(huì)對(duì)下世紀(jì)初世界十大工程設(shè)想之一是將西亞和非洲的沙漠改造成綠洲。改造沙漠首先必須有水，然后才能綠化和改造沙土?，F(xiàn)在利比亞沙漠地區(qū)已建成一條大型的輸水管道，并在班加西建成了一座直徑1公里、深16公里的蓄水池用以沙漠灌溉。在缺乏地下水的沙漠地區(qū)，國(guó)際上正在 研究 開(kāi)發(fā)使用沙漠地區(qū)太陽(yáng)能淡化海水的可行方案，該方案一旦實(shí)施，將會(huì)啟動(dòng)近海沙漠地區(qū)大規(guī)模的建設(shè)工程。我國(guó)沙漠輸水工程試驗(yàn)成功，自行修建的第一條長(zhǎng)途沙漠輸水工程已全線建成試水，順利地引黃河水入沙漠。我國(guó)首條沙漠高速公路——榆靖高速公路已全線動(dòng)工，其全長(zhǎng)116公里。
4.5 向太空邁進(jìn)
由于近代天 文學(xué)宇航事業(yè)的飛速 發(fā)展 和人類(lèi)登月的成功實(shí)現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)月球上擁有大量的鈦鐵礦，在800℃高溫下，鈦鐵礦與氫化物便合成鐵、鈦、氧和水氣，由此可以制造出人類(lèi)生存必需的氧和水。美國(guó)政府已決定在月球上建造月球基地(圖35)，并通過(guò)這個(gè)基地進(jìn)行登陸火星的行動(dòng)。美籍華裔林銅柱博士1985年發(fā)現(xiàn)建造混凝土所需的材料月球上都有，因此可以在月球上制作鋼筋混凝土配件裝配空間站。預(yù)計(jì)21世紀(jì)50年代以后，空間 工業(yè) 化、空間商業(yè)化、空間 旅游 、外層空間人類(lèi)化等可能會(huì)得到較大的發(fā)展。
5 結(jié)語(yǔ)
本文暫時(shí)只提及了土木工程未來(lái)的發(fā)展方向，對(duì)于土木工程的具體細(xì)節(jié)尚應(yīng)包括使用功能的發(fā)展、結(jié)構(gòu)性能的發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展等一系列 內(nèi)容 。例如在可持續(xù)發(fā)展方面，土木工程的使用材料在未來(lái)可能會(huì)采用污染少、更重復(fù)利用的材料，諸如纖維聚合物等;在結(jié)構(gòu)的使用功能上，智能化 建筑、仿生建筑將比當(dāng)今的普通建筑會(huì)得到更大的發(fā)展空間，這兩種建筑都是功能上以人為本、使用上方面舒適、耗資上既節(jié)能又可提高工程利用率;近年來(lái)，由于災(zāi)害的頻繁發(fā)生，結(jié)構(gòu)抗災(zāi)性能的提高已成為結(jié)構(gòu)發(fā)展的首要課題，未來(lái)的土木工程可能不僅可以抗震、抗風(fēng)，甚至可以抗暴、抗海嘯、防火、防撞、防輻射等?？萍嫉倪M(jìn)步， 經(jīng)濟(jì) 的繁榮將帶給土木工程發(fā)展的春天。
參考 文獻(xiàn) ：
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