第一篇：《土木工程前沿學(xué)科》讀書(shū)報(bào)告

碩士研究生課程

?土木工程前瞻性學(xué)術(shù)講座?讀書(shū)報(bào)告

院(系): 土木工程與建筑學(xué)院 專業(yè)： 建筑與土木工程 任課教師: 研究生姓名:

學(xué)號(hào): 成績(jī)： 日期： 2014年 月 日

目錄

摘要????????????????????????????????1 第一部分??????????????????????????????2 第二部分????????????????????????????3 第三部分?????????????????????????????7 結(jié)語(yǔ)????????????????????????????????9

摘要

本學(xué)期選修了《土木工程前沿》這門(mén)課程，通過(guò)一學(xué)期的學(xué)習(xí)，對(duì)這門(mén)課程所講的內(nèi)容有了一定的了解，余教授主要通過(guò)六個(gè)專題，給我們介紹了當(dāng)今世界土木工程前沿技術(shù)的發(fā)展概況，讓我們對(duì)土木工程這個(gè)行業(yè)有了更深刻的了解，也讓我們開(kāi)闊了眼界、發(fā)展了思維。本文分四個(gè)部分，第一部分為土木工程發(fā)展歷史簡(jiǎn)介；第二部分為六個(gè)專題的簡(jiǎn)介及本人對(duì)六個(gè)專題的感想和認(rèn)識(shí)；第三個(gè)部分為本人對(duì)大跨度橋梁發(fā)展趨勢(shì)的一些看法；第四部分為結(jié)語(yǔ)。

第一部分

土木工程發(fā)展歷史簡(jiǎn)介

土木工程的發(fā)展，已經(jīng)有悠遠(yuǎn)的歷史了，總的來(lái)說(shuō)分為三個(gè)階段。

人們?cè)谠缙谥荒芤揽磕嗤?、木料及其它天然材料從事?tīng)I(yíng)造活動(dòng)，后來(lái)出現(xiàn)了磚和瓦這種人工建筑材料，使人類(lèi)第一次沖破了天然建筑材料的束縛。中國(guó)在公元前十一世紀(jì) 的西周初期制造出瓦。最早的磚出現(xiàn)在公元前五世紀(jì)至公元前三世紀(jì)戰(zhàn)國(guó)時(shí)的墓室中。磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學(xué)性能，可以就地取材，而又易于加工制作。

磚和瓦的出現(xiàn)使人們開(kāi)始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。直至18～19世紀(jì)，在長(zhǎng)達(dá)兩千多年時(shí)間里，磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，為人類(lèi)文明作出了偉大的貢獻(xiàn)，甚至在目前還被廣泛采用。

鋼材的大量應(yīng)用是土木工程的第二次飛躍。十七世紀(jì)70年代開(kāi)始使用生鐵、十九世紀(jì)初開(kāi)始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前奏。

從十九世紀(jì)中葉開(kāi)始，冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高、延性好、質(zhì)量均勻的建筑鋼材，隨后又生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼絲、鋼索。于是適應(yīng)發(fā)展需要的鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展。除應(yīng)用原有的梁、拱結(jié)構(gòu)外，新興的桁架、框架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)逐漸推廣，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)形式百花爭(zhēng)艷的局面。

建筑物跨徑從磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的幾米、幾十米發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)的百米、幾百米，直到現(xiàn)代的千米以上。于是在大江、海峽上架起大橋，在地面上建造起摩天大樓和高聳鐵塔，甚至在地面下鋪設(shè)鐵路，創(chuàng)造出前所未有的奇跡。

為適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的需要，在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等就應(yīng)運(yùn)而生。施工機(jī)械、施工技術(shù)和施工組織設(shè)計(jì)的理論也隨之發(fā)展，土木工程從經(jīng)驗(yàn)上升成為科學(xué)，在工程實(shí)踐和基礎(chǔ)理論方面都面貌一新，從而促成了土木工程更迅速的發(fā)展。

十九世紀(jì)20年代，波特蘭水泥制成后，混凝土問(wèn)世了?；炷凉橇峡梢跃偷厝〔?，混凝土構(gòu)件易于成型，但混凝土的抗拉強(qiáng)度很小，用途受到限制。十九世紀(jì)中葉以后，鋼鐵產(chǎn)量激增，隨之出現(xiàn)了鋼筋混凝土這種新型的復(fù)合建筑材料，其中鋼筋承擔(dān)拉力，混凝土承擔(dān)壓力，發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)。二十世紀(jì)初以來(lái)，鋼筋混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。

從三十年代開(kāi)始，出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、剛度和承載能力，大大高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因而用途更為廣闊。土木工程進(jìn)入了鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土占統(tǒng)治地位的歷史時(shí)期?；炷恋某霈F(xiàn)給建筑物帶來(lái)了新的經(jīng)濟(jì)、美觀的工程結(jié)構(gòu)形式，使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。這是土木工程的又一次飛躍發(fā)展。

了解了土木工程的發(fā)展歷史，我們就能更加清晰的認(rèn)識(shí)土木工程的重要性以及土木工程的美好的發(fā)展前景。

第二部分 土木工程前沿技術(shù)簡(jiǎn)介

余教授就六個(gè)專題

（一）當(dāng)代世界與中國(guó)的高層建筑、（二）現(xiàn)代大跨橋梁的設(shè)計(jì)與施工、（三）高鐵工程的進(jìn)展與關(guān)鍵技術(shù)、（四）近代隧道工程的現(xiàn)況與未來(lái)、（五）水利、水電工程的世界之最、（六）綠色材料與環(huán)境工程的發(fā)展，分別為我們介紹了當(dāng)代土木工程前沿技術(shù)的發(fā)展概況，使我們對(duì)土木工程這個(gè)專業(yè)又有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。下面就這六個(gè)專題分別簡(jiǎn)單闡述下我自己的認(rèn)識(shí)。

（一）當(dāng)代世界與中國(guó)的高層建筑

超過(guò)一定層數(shù)或高度的建筑稱為高層建筑。高層建筑的起點(diǎn)高度或?qū)訑?shù)，各國(guó)規(guī)定不一，且多無(wú)絕對(duì)、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（高規(guī)）JGJ3-2002規(guī)定10層及10層以上或高度超過(guò)28m的建筑，稱為高層建筑?，F(xiàn)如今，各個(gè)發(fā)展及發(fā)展中國(guó)家，為了展現(xiàn)自己國(guó)家的實(shí)力，越來(lái)越偏愛(ài)于建造各種難度大，高度高的超高層建筑。如迪拜的迪拜塔、俄國(guó)的俄羅斯大廈、中國(guó)的上海中心大廈、美國(guó)的世貿(mào)中心自由塔等等。

當(dāng)高層建筑的層數(shù)和高度增加到一定程度時(shí)，它的功能適用性、技術(shù)合理性和經(jīng)濟(jì)可行性都將發(fā)生質(zhì)的變化。與多層建筑相比，在設(shè)計(jì)上、技術(shù)上都有許多新的問(wèn)題需要加以考慮和解決，如在建筑方面、結(jié)構(gòu)方面、設(shè)備和電器方面等。

高層建筑也存在著許多綜合問(wèn)題，主要有：①關(guān)于城市經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益問(wèn)題，應(yīng)遵照城市規(guī)劃部門(mén)指定的地段和控制高度建造，而不能完全根據(jù)建筑本身的需要。②高層建筑由于應(yīng)力增加，設(shè)備和裝修水平必須提高，施工難度增大，因而造價(jià)必然大大高于多層建筑。因此，需要各專業(yè)設(shè)計(jì)人員密切合作使平面布局合理，提高使用系數(shù)，做到構(gòu)造簡(jiǎn)潔，自重輕，便于安裝，綜合降低造價(jià)。③ 3

高層建筑最突出的是防火安全設(shè)計(jì)，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的規(guī)定。

雖然高層建筑還存在著許多綜合問(wèn)題，但是高層建筑能夠節(jié)約城市土地，縮短公用設(shè)施和市政管網(wǎng)的開(kāi)發(fā)周期，從而減少市政投資，加快城市建設(shè)，這些優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐漸得到公認(rèn)。各國(guó)的大城市建設(shè)部門(mén)，都在不斷地對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行全面研究，采取改進(jìn)措施。高層建筑是當(dāng)代社會(huì)的大勢(shì)所趨，所以，學(xué)好相關(guān)知識(shí)，才能為以后祖國(guó)的建設(shè)添一份自己的力量。

（二）現(xiàn)代大跨橋梁的設(shè)計(jì)與施工

顧名思義，跨度較大的橋梁即為大跨度橋梁；目前《橋規(guī)》規(guī)定：?jiǎn)慰缈鐝酱笥?0m即為大橋，一般認(rèn)為單跨跨徑大于100m的橋梁即為大跨度橋梁；大跨徑橋梁不僅是技術(shù)范疇的概念，也是歷史發(fā)展的概念（隨著技術(shù)進(jìn)步，大跨徑橋梁的門(mén)檻不斷變化，如70年代，跨徑大于50m即為大跨徑橋）；大橋主要指規(guī)模大（長(zhǎng)橋）、跨度大兩種情況，因此，大橋不一定是大跨徑橋。

綜觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來(lái)更大規(guī)模的建設(shè)高潮。且大跨度橋梁正在向更長(zhǎng)、更大、更柔的方向發(fā)展，并將新開(kāi)發(fā)的材料應(yīng)用在橋梁的建設(shè)上面，在第三部分，會(huì)有詳細(xì)介紹。

（三）高鐵工程的進(jìn)展與關(guān)鍵技術(shù)

高速鐵路一般是運(yùn)行速度達(dá)200公里/小時(shí)以上的鐵路，是由適合于高速運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施、固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備，完善且科學(xué)的安全保障系統(tǒng)和運(yùn)輸組織方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)的龐大的系統(tǒng)工程，是當(dāng)代高新技術(shù)的綜合集成。如高鐵技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、社會(huì)效益良好、國(guó)力能夠承受，就能夠建設(shè)高鐵。中國(guó)高速鐵路網(wǎng)分骨干網(wǎng)、重要的區(qū)域網(wǎng)、大城市之間的城際高鐵等三種類(lèi)型。中國(guó)高建鐵路的發(fā)展給經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了巨大的變化。

高鐵作為一種低能耗高效益的運(yùn)輸方式，被很多國(guó)家接受，我國(guó)高鐵建設(shè)出現(xiàn)高鐵熱現(xiàn)象是非常正常的現(xiàn)象。高鐵建設(shè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)政治等方面產(chǎn)生的影響將是不可估量的。雖然高鐵建設(shè)還存在一定的問(wèn)題，但只要我們能正視這些問(wèn)題，相信高鐵建設(shè)能給我們帶來(lái)很大的效益，堅(jiān)持政府制定的大方向，高鐵必將顯示出它的巨大優(yōu)勢(shì)。

（四）近代隧道工程的現(xiàn)況與未來(lái)

當(dāng)前，我國(guó)正在大規(guī)模推進(jìn)高質(zhì)量的鐵路建設(shè)，跨省的遠(yuǎn)距離的鐵路施工正在全國(guó)范圍內(nèi)鋪開(kāi)。由于我國(guó)是一個(gè)地域遼闊，地形復(fù)雜的國(guó)家，其中山地、丘陵和高原面積約占國(guó)土總面積的60%多，鐵路建設(shè)中遇到山嶺和丘陵地區(qū)，采用隧道建設(shè)方案是最直接，也是最高效的穿行方案，可以有效地發(fā)揮縮短行車(chē)?yán)锍?，提高線型標(biāo)準(zhǔn)、保障運(yùn)營(yíng)安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)。

由于隧道建設(shè)是一項(xiàng)艱苦、危險(xiǎn)性較高的工程，如何高效率得在保證施工安全前提下，提高隧道掘進(jìn)的質(zhì)量和速度，監(jiān)控系統(tǒng)正在其中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。雖然視頻監(jiān)控是比較成熟的應(yīng)用，但由于隧道是特殊路段，普遍存在挖進(jìn)深度大、空間環(huán)境狹窄、光線變化大、視野不清的特點(diǎn)，所以比一般環(huán)境存在更大的潛在事故危險(xiǎn)，尤其在大西鐵路局這樣隧道地形環(huán)境復(fù)雜的項(xiàng)目上，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等緊急事件時(shí)，交通輸導(dǎo)和救援工作與普通路段大不一樣，而且二次事故產(chǎn)生的后果遠(yuǎn)比原發(fā)性事故嚴(yán)重得多，因此保障隧道內(nèi)的安全建設(shè)和運(yùn)營(yíng)是管理部門(mén)最關(guān)注的問(wèn)題，先進(jìn)的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)揮重要的作用。

公路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要命脈，由于其特有的靈活和優(yōu)越性，發(fā)揮著其他運(yùn)輸方式不可替代的作用。公路隧道是公路工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一，隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，高等級(jí)公路已從沿海地區(qū)向西南、西北山嶺區(qū)延伸，公路隧道建筑規(guī)模也越來(lái)越大，原來(lái)的兩車(chē)道隧道已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日漸增長(zhǎng)的行車(chē)要求，隧道規(guī)模越大技術(shù)也相應(yīng)復(fù)雜，因此，與過(guò)去一般公路隧道在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理方面均有質(zhì)的差別，這帶給我們公路隧道建設(shè)者的是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，是學(xué)習(xí)與提高的機(jī)會(huì)，同時(shí)它也挑戰(zhàn)我們的觀念、我們的技術(shù)和管理水平。面臨這些挑戰(zhàn)，我們要總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，在勘察設(shè)計(jì)、施工控制以及運(yùn)營(yíng)管理方面的能力更上一層樓。

（五）水利、水電工程的世界之最

毋庸置疑，三峽工程是世界最大的水電站，是防洪效益最大的水利樞紐。同時(shí)，三峽工程也是航運(yùn)效益最顯著的樞紐，是綜合工程規(guī)模最大的工程。三峽工程的金屬結(jié)構(gòu)（無(wú)論是金屬制作的總工程量，還是安裝的工程總量）是世界之最 它的混凝土澆筑、截流流量等指標(biāo)亦屬世界之最。三峽水庫(kù)淹沒(méi)及移民安置難度也是世界之最。垂直升船機(jī)可將3000噸輪船垂直提升113米，屬于世界規(guī)模最大、5

難度最高的升船機(jī)。它是世界泄洪能力最大的泄洪閘，也是世界上級(jí)數(shù)最多、總水頭最高的內(nèi)河船閘。

還記得初中時(shí)候，隨著夏令營(yíng)隊(duì)伍去宜昌參觀三峽大壩，那轟轟的泄洪聲還在我耳邊回蕩，那宏偉高大的壩堤還在我眼前聳立著，我為我們國(guó)家建造了這樣偉大的三峽工程而感到無(wú)比的驕傲和自豪。

（六）綠色材料與環(huán)境工程的發(fā)展

綠色材料是指在原料采取，產(chǎn)品制造使用和再循環(huán)利用以及廢物處理等環(huán)節(jié)中與生態(tài)環(huán)境和諧共存并有利于人類(lèi)健康的材料，它們要具備凈化吸收功能和促進(jìn)健康的功能。綠色材料是在1988年第一屆國(guó)際材料會(huì)議上首次提出來(lái)的，并被定為下世紀(jì)人類(lèi)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)材料之一。綠色材料包括循環(huán)材料凈化材料綠色材料和綠色建材。

綠色材料指潔凈的能源如太陽(yáng)能，風(fēng)能水能潮汐能及廢熱垃圾發(fā)電等的開(kāi)發(fā)和利用的新能源材料。綠色建材是指有利于 環(huán)境保護(hù)的建筑材料。建筑材料中的墻體材料和水泥，其原料不源于我們賴以生存的土地，由此每年要破壞大量土地，另一方面建筑垃圾等的堆放也占用大量土地。綠色建材的標(biāo)準(zhǔn)是既要滿足強(qiáng)度要求，又能最大限度地利用廢棄物，并具有節(jié)能，凈化功能及有利人類(lèi)身心健康。

環(huán)境工程是研究和從事防治環(huán)境污染和提高環(huán)境質(zhì)量的科學(xué)技術(shù)。環(huán)境工程同生物學(xué)中的生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)中的環(huán)境衛(wèi)生學(xué)和環(huán)境醫(yī)學(xué)，以及環(huán)境物理學(xué)和環(huán)境化學(xué)有關(guān)。

迄今為止，人們對(duì)環(huán)境工程學(xué)這門(mén)學(xué)科還存在著不同的認(rèn)識(shí)。有人認(rèn)為，環(huán)境工程學(xué)是研究環(huán)境污染防治技術(shù)的原理和方法的學(xué)科，主要是研究對(duì)廢氣、廢水、固體廢物、噪聲，以及對(duì)造成污染的放射性物質(zhì)、熱、電磁波等的防治技術(shù)；有人則認(rèn)為環(huán)境工程學(xué)除研究污染防治技術(shù)外還應(yīng)包括環(huán)境系統(tǒng)工程、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境工程經(jīng)濟(jì)和環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)等方面的研究。我認(rèn)為，盡管對(duì)環(huán)境工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容有不同的看法，但是從環(huán)境工程學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)看，其基本內(nèi)容主要有大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用、環(huán)境污染綜合防治、環(huán)境系統(tǒng)工程等幾個(gè)方面。隨著地球的資源慢慢枯竭，地球的自然環(huán)境日益惡劣，那么，保護(hù)環(huán)境、探索新型能源是刻不容緩的事情。大自然是我們每個(gè) 6

人生存的必要條件，保護(hù)它就是保護(hù)我們自己。所以，研究綠色材料與環(huán)境工程，是當(dāng)今的熱門(mén)課題，更是前所未有的挑戰(zhàn)。

第三部分 大跨度橋梁的發(fā)展趨勢(shì)

綜觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來(lái)更大規(guī)模的建設(shè)高潮。就中國(guó)來(lái)說(shuō)，國(guó)道主干線同江至三亞就有5個(gè)跨海工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及瓊州海峽工程。其中難度最大的有渤海灣跨海工程，海峽寬57公里，建成后將成為世界上最長(zhǎng)的橋梁；瓊州海峽跨海工程，海峽寬20公里，水深40米，海床以下130米深未見(jiàn)基巖，常年受到臺(tái)風(fēng)、海浪頻繁襲擊。此外，還有舟山大陸連島工程、青島至黃島、以及長(zhǎng)江、珠江、黃河等眾多的橋梁工程。在世界上，正在建設(shè)的著名大橋有土耳其伊茲米特海灣大橋（懸索橋，主跨1668米）、希臘里海安蒂雷翁橋（多跨斜拉橋，主跨286+3×560+286米）；已獲批準(zhǔn)修建的意大利與西西里島之間墨西拿海峽大橋，主跨3300米懸索橋，其使用壽命均按200年標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主塔高376米，橋面寬60米，主纜直徑1.24米，估計(jì)造價(jià)45億美元。在西班牙與摩洛哥之間，跨直布羅陀海峽也提出了一個(gè)修建大跨度懸索橋的方案，其中包含2個(gè)5000米的連續(xù)中跨及2個(gè)2000米的邊跨，基礎(chǔ)深度約300米。另一個(gè)方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉橋，其基礎(chǔ)深度約300米，較高的一個(gè)塔高達(dá)1250米，較低的一個(gè)塔高達(dá)850米。這個(gè)方案需要高級(jí)復(fù)合材料才能修建，而不是當(dāng)今橋梁用的鋼和混凝土。未來(lái)，大跨度橋梁的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：

1、大跨度橋梁向更長(zhǎng)、更大、更柔的方向發(fā)展

研究大跨度橋梁在氣動(dòng)、地震和行車(chē)動(dòng)力作用下其結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性，擬將截面做成適應(yīng)氣動(dòng)要求的各種流線型加勁梁，以增大特大跨度橋梁的剛度；采用以斜纜為主的空間網(wǎng)狀承重體系；采用懸索加斜拉的混合體系；采用輕型而剛度大的復(fù)合材料做加勁梁，采用自重輕、強(qiáng)度高的碳纖維材料做主纜。

2、新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

新材料應(yīng)具有高強(qiáng)、高彈模、輕質(zhì)的特點(diǎn)，研究超高強(qiáng)硅粉和聚合物混凝土、高強(qiáng)雙相鋼絲纖維增強(qiáng)混凝土、纖維塑料等一系列材料取代目前橋梁用的鋼和混凝土。

3、在設(shè)計(jì)階段采用高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)作為輔助手段，進(jìn)行有效的快速優(yōu)化和仿真分析，運(yùn)用智能化制造系統(tǒng)在工廠生產(chǎn)部件，利用GPS和遙控技術(shù)控制橋梁施工。

4、大型深水基礎(chǔ)工程

目前世界橋梁基礎(chǔ)尚未超過(guò)100米深?；A(chǔ)工程，下一步須進(jìn)行100—300米深?；A(chǔ)的實(shí)踐。

5、橋梁建成交付費(fèi)用

使用后將通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)保證橋梁的安全和正常運(yùn)行，一旦發(fā)生故障或損傷，將自動(dòng)報(bào)告損傷部位和養(yǎng)護(hù)對(duì)策。

6、重視橋梁美學(xué)及環(huán)境保護(hù)

橋梁是人類(lèi)最杰出的建筑之一，聞名遐爾的美國(guó)舊金山金門(mén)大橋、澳大利亞悉尼港橋、英國(guó)倫敦橋、日本明石海峽大橋、中國(guó)上海楊浦大橋、南京長(zhǎng)江二橋、香港青馬大橋等這些著名大橋都是一件件寶貴的空間藝術(shù)品，成為陸地、江河、海洋和天空的景觀，成為城市標(biāo)志性建筑。宏偉壯觀的澳大利亞悉尼港橋與現(xiàn)代化別具一格的悉尼歌劇院融為一體，成為今日悉尼的象征。因此，21世紀(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)必將更加重視建筑藝術(shù)造型，重視橋梁美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)，重視環(huán)境保護(hù)，達(dá)到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。在20世紀(jì)橋梁工程大發(fā)展的基礎(chǔ)上，描繪21世紀(jì)的宏偉藍(lán)圖，橋梁建設(shè)技術(shù)將有更大、更新的發(fā)展。綜觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來(lái)更大規(guī)模的建設(shè)高潮。就中國(guó)來(lái)說(shuō)，國(guó)道主干線同江至三亞就有5個(gè)跨海工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及瓊州海峽工程。其中難度最大的有渤海灣跨海工程，海峽寬57公里，建成后將成為世界上最長(zhǎng)的橋梁；瓊州海峽跨海工程，海峽寬20公里，水深40米，海床以下130米深未見(jiàn)基巖，常年受到臺(tái)風(fēng)、海浪頻繁襲擊。此外，還有舟山大陸連島工程、青島至黃島、以及長(zhǎng)江、珠江、黃河等眾多的橋梁工程。在世界上，正在建設(shè)的著名大橋有土耳其伊茲米特海灣大橋（懸索橋，主跨1668米）、希臘里海安蒂雷翁橋（多跨斜拉橋，主跨286+3×560+286米）；已獲批準(zhǔn)修建的意大利與西西里島之間墨西拿海峽大橋主跨3300米懸索橋，其使用壽命均按200年標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主塔高376米，橋面寬60米，主纜直徑1.24米，估計(jì)造價(jià)45億美元。在西班牙與摩洛哥之間，跨直布羅陀海峽也提出了一個(gè)修建大跨度懸索橋的方案，其中包含2個(gè)5000米的連續(xù)中跨及2個(gè)2000米的邊跨，基礎(chǔ)深度約300米。另 8

一個(gè)方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉橋，其基礎(chǔ)深度約300米，較高的一個(gè)塔高達(dá)1250米，較低的一個(gè)塔高達(dá)850米。這個(gè)方案需要高級(jí)復(fù)合材料才能修建，而不是當(dāng)今橋梁用的鋼和混凝土。在20世紀(jì)橋梁工程大發(fā)展的基礎(chǔ)上，描繪21世紀(jì)的宏偉藍(lán)圖，橋梁建設(shè)技術(shù)將有更大、更新的發(fā)展。

第四部分 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今的土木工程這個(gè)行業(yè)里，設(shè)計(jì)方法正在精確化、設(shè)計(jì)工作正在自動(dòng)化。在19世紀(jì)與20世紀(jì)，力學(xué)分析的基本原理和有關(guān)微分方程已經(jīng)建立，用之指導(dǎo)土木工程設(shè)計(jì)也取得了巨大成功。但是由于土木工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和人類(lèi)計(jì)算能力的局限性，人們對(duì)工程的設(shè)計(jì)計(jì)算還比較粗糙，有一些還主要依靠經(jīng)驗(yàn)。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?yōu)檩^精確的分析。例如，土木工程中的由各個(gè)桿件分析到整體分析；工程結(jié)構(gòu)的定型分析到按施工階段的全過(guò)程仿真分析；工程結(jié)構(gòu)中在災(zāi)害載荷作用下的全過(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。

同時(shí)，信息和智能化技術(shù)正在全面引入土木工程。信息、計(jì)算機(jī)、智能化技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)和軍事工業(yè)等各行各業(yè)中得到了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，土木工程也不例外，將這些高新技術(shù)應(yīng)用于土木工程將是今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的重要發(fā)展方向。例如，土木工程的可持續(xù)發(fā)展。面臨人口的增長(zhǎng)、生態(tài)失衡、環(huán)境污染、人類(lèi)生存環(huán)境惡化，一些學(xué)者呼吁：“我們只有一個(gè)地球”，并提出“凍結(jié)繁榮，停止發(fā)展”的口號(hào)。這一口號(hào)不僅受到發(fā)達(dá)國(guó)家人士的批評(píng)，更是受到發(fā)展中國(guó)家的一致反對(duì)。如果“停止發(fā)展”，則發(fā)展中國(guó)家永遠(yuǎn)停留在落后狀態(tài)，這是不能接受的。

土木工程任然有著遠(yuǎn)大的發(fā)展前途的。在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展如此迅速，土木工程在社會(huì)的需求程度任是很大的。對(duì)于我們這些土木學(xué)子，只有很好把自己的專業(yè)知識(shí)學(xué)好并將之展現(xiàn)給社會(huì)，才能為祖國(guó)的建設(shè)貢獻(xiàn)一份自己的力量！

[參考文獻(xiàn)] [1]陳肇元，譚維組等.高等鋼筋混凝土與高性能混凝土.中國(guó)科學(xué)技術(shù)前沿.高等教育出版社.2000 年

[2]趙西安編著.高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).中國(guó)建筑科學(xué)研究院.1995 年 [3]項(xiàng)海帆，2003，中國(guó)橋梁科技發(fā)展戰(zhàn)略思考

[4]王長(zhǎng)慶等譯綠色建筑技術(shù)手冊(cè)：設(shè)計(jì)。建造。運(yùn)行[M]北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999

第二篇：土木工程前沿

對(duì)未來(lái)大跨橋梁的發(fā)展趨勢(shì)的研究

摘要：近30多年來(lái)橋梁的發(fā)展概況，可以看出結(jié)構(gòu)在向輕巧、纖細(xì)方面發(fā)展，而載重和跨度卻不斷在增長(zhǎng)。為了適應(yīng)這種橋梁發(fā)展需要，就要對(duì)建筑材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、設(shè)計(jì)計(jì)算理論、施工方法等方面提出新的要求。同時(shí)，在橋梁美學(xué)方面也應(yīng)予以足夠的重視。

關(guān)鍵詞：橋梁發(fā)展；新型材料；橋梁CAD；施工技術(shù)；橋梁美學(xué)

一、引言

現(xiàn)在橋梁建筑已不單純地被視為交通線上重要的工程實(shí)體，同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)、綜合國(guó)力的綜合體現(xiàn)。由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,工業(yè)水平的提高,人類(lèi)社會(huì)文明的發(fā)展,橋梁工程日新月異。隨著時(shí)代前進(jìn)的步伐,人們對(duì)橋梁工程提出了更高的要求,對(duì)“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的橋梁設(shè)計(jì)原則賦以更新的內(nèi)容。橋梁工程無(wú)論是現(xiàn)在還是以后都不會(huì)停步的，它的發(fā)展前景會(huì)更廣闊。

大跨橋梁的的發(fā)展是社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，自從橋梁出現(xiàn)以來(lái), 其跨徑一直在不斷的加大。從幾米的小橋發(fā)展到現(xiàn)今主跨一千多米的特大橋,體現(xiàn)出了人類(lèi)改造自然的能力在不斷變化。自18世紀(jì)80年代以來(lái)的200多年間，隨著大工業(yè)的興起和交通運(yùn)輸?shù)男枰l(fā)展起來(lái)的世界橋梁，橋跨由英國(guó)熟鐵鏈桿橋曼內(nèi)海峽橋主跨177米的最初橋跨的世界之最，到1931年美國(guó)建成喬治華盛頓橋，主跨首先突破1000米大關(guān)，達(dá)到1067米，百米到千米橋跨的發(fā)展歷經(jīng)了一個(gè)半世紀(jì)。20世紀(jì)的后70年里，美國(guó)的主跨1280米的金門(mén)大橋、主跨1289米的維拉扎納大橋，兩次刷新了當(dāng)時(shí)的世界橋跨記錄，到20世紀(jì)八九十年代英國(guó)的恒比爾河大橋、日本的明石海峽大橋先后再次刷新世界橋跨記錄，橋跨才開(kāi)始接近2000米大關(guān)。

在21 世紀(jì), 由于跨海工程的出現(xiàn), 橋梁還要向更大跨徑的方向發(fā)展。21世紀(jì)世界橋梁跨度有多長(zhǎng)？隨著意大利主跨3300米的墨西拿海峽大橋設(shè)計(jì)的完成，人類(lèi)社會(huì)的建橋技術(shù)、新型材料運(yùn)用使橋梁跨度已步入登峰造極階段。據(jù)有關(guān)橋梁專家預(yù)測(cè)，籌建中的西班牙與摩洛哥之間的直布羅陀海峽大橋、美俄之間的白令海峽大橋的橋梁跨度將突破墨西拿海峽大橋主跨的長(zhǎng)度，成為21世紀(jì)新的世界橋梁跨度之最。這些主跨接近4000米達(dá)到登峰造極水平的特大型橋梁建成之后，除大洋洲孤懸于大洋之中外，亞非歐美四大洲將聯(lián)為一體。大跨的跨海橋梁將會(huì)成為21世紀(jì)橋梁建設(shè)的主題。我國(guó)橋梁向跨海橋梁工程發(fā)展的路在何方？要如何切實(shí)可行地實(shí)現(xiàn)大跨橋梁？以下我就國(guó)內(nèi)大跨橋梁發(fā)展趨勢(shì)發(fā)表一些個(gè)人的看法。

二、材料的應(yīng)用和發(fā)展

在橋梁中隨著跨度的增大?；炷敛牧?，鋼材的強(qiáng)度漸漸不夠使用，例如混凝土預(yù)應(yīng)力梁橋當(dāng)跨度超過(guò)300m后應(yīng)力幾乎用足，只有提高標(biāo)號(hào)或改變材料才能把跨度繼續(xù)做大。又如在斜拉橋中如果用碳纖維取代鋼索則跨度更大，最有利于同懸索橋的競(jìng)爭(zhēng)。要推動(dòng)橋梁跨度的發(fā)展、材料的發(fā)展是一根本問(wèn)題。

新材料對(duì)橋梁工程的發(fā)展具有關(guān)鍵性作用。沒(méi)有材料科學(xué)的發(fā)展，就不會(huì)有長(zhǎng)大跨及新橋型的誕生。當(dāng)橋梁向大跨度方向發(fā)展的同時(shí)，未來(lái)橋梁新材料應(yīng)具有高強(qiáng)、高彈模、輕質(zhì)的特點(diǎn)，對(duì)建橋材料也提出了高強(qiáng)、輕質(zhì)和多功能的要求，橋梁的規(guī)模有一個(gè)理論上的限度。新型材料不斷出現(xiàn)，不過(guò)它們的實(shí)際應(yīng)用僅僅受制于對(duì)其使用壽命的顧慮。在以保守的方式使用新型材料的初期驗(yàn)證階段、目前橋梁常用的鋼和混凝土，從而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)輕質(zhì)的目標(biāo)。材料科學(xué)的進(jìn)步為橋梁實(shí)現(xiàn)輕巧、簡(jiǎn)潔、形式的多樣化提供了更多的可能性，進(jìn)一步探索新型的、高強(qiáng)、超高強(qiáng)工程材料建立其可靠的力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，以充分發(fā)揮材料潛在的承載力，并在結(jié)構(gòu)理論研究上發(fā)展更符合實(shí)際狀態(tài)的力學(xué)分析方法與新的設(shè)計(jì)理論，不同類(lèi)型輕質(zhì)材料組合拼裝的各類(lèi)新型斜拉橋、懸索橋、輕質(zhì)拱橋，并向可靠度理論方向進(jìn)行探索，將一跨而過(guò)的大川海灣。

新型鋼材料的應(yīng)用將推動(dòng)橋梁工程的發(fā)展。鋼材料在橋梁建設(shè)中尤為重要，隨著鋼材料的發(fā)展，我國(guó)還將進(jìn)一步的開(kāi)展低含碳量以及其他合金元素、經(jīng)過(guò)微合金化和晶粒細(xì)化處理的超高強(qiáng)度鋼材的研究以及生產(chǎn)。此種高強(qiáng)度的鋼材具有優(yōu)異的焊接功能。在我圍已建的采用了焊接性能良好的14MnNbq及15MnVNq鋼以及栓焊整體節(jié)點(diǎn)所組成的大型橋梁，還需進(jìn)一步的發(fā)展，向更高強(qiáng)度鋼及全焊鋼梁結(jié)構(gòu)發(fā)展?？垢g性好、結(jié)構(gòu)表面不需要油漆的耐候鋼也逐步得到應(yīng)用。

先進(jìn)復(fù)合材料也會(huì)得到較大的推廣使用。先進(jìn)復(fù)合材料(Advanced Composites)又稱纖維增強(qiáng)塑料(Fibre Reinforced Plastics，簡(jiǎn)稱FRP)，是以非金屬纖維(如玻璃纖維、芳綸纖維和碳纖維)作增強(qiáng)材料，以樹(shù)脂(如不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和乙烯基酯樹(shù)脂)作基體材料的復(fù)合材料。樹(shù)脂將纖維束結(jié)成整體，既能保護(hù)纖維免受機(jī)械破壞和化學(xué)腐蝕，又能使纖維整體受力。先進(jìn)復(fù)合材料具有以下特點(diǎn)：

1、強(qiáng)度高。用S玻璃纖維、芳綸纖維和碳纖維做成的復(fù)合材料筋束，其抗拉強(qiáng)度高于高強(qiáng)鋼絲，用E玻璃纖維做成的復(fù)合材料筋束，其抗拉強(qiáng)度與高強(qiáng)鋼絲接近。

2、耐腐蝕。玻璃纖維復(fù)合材料水管的壽命為鋼水管和混凝土水管的兩倍。

3、應(yīng)變關(guān)系直至破斷均呈線性。

4、彈性模量。碳纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。

5、疲勞特性。碳纖維和芳綸纖維復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度高于高強(qiáng)綱絲，E玻璃纖維復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度則介于普遍鋼絲和高強(qiáng)鋼絲之間。金屬材料在交變應(yīng)力作用下，疲勞極限僅為靜荷強(qiáng)度的30%～40%。由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴(kuò)展，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復(fù)合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強(qiáng)度的70%～80%，并在破壞前有變形顯著的征兆。

6、容重輕。約為鋼的五分之一至四分之一。

據(jù)有關(guān)橋梁專家介紹，21世紀(jì)的橋梁主材將采用高強(qiáng)度、高韌性鋼材和抑振合金材料。日本明石海峽大橋的加勁梁采用780兆帕焊接時(shí)低預(yù)熱型新型高強(qiáng)度鋼板，使其橋梁主跨設(shè)計(jì)刷新了20世紀(jì)的最大跨記錄，達(dá)到1991米。21世紀(jì)鋼桁連續(xù)梁將大量采用高強(qiáng)度低預(yù)熱型焊接用鋼板，大線能量焊接用鋼板、高韌性鋼板、抗層狀撕裂型鋼板、異形鋼板、耐候鋼及鍍鋅鋼板、抑振厚板、玻璃鋼、抑振合金材料，不僅可有效地增大鋼桁梁橋的橋跨，而且能有效地降低梁體自重，實(shí)現(xiàn)大跨、輕質(zhì)目標(biāo)。高強(qiáng)度混凝土是橋梁建設(shè)必不可少的主材料之一，21世紀(jì)的混凝土材料將加入來(lái)亞納米、水溶性聚合物、有機(jī)纖維以不斷提高強(qiáng)度與耐久性。橋梁建設(shè)將廣泛運(yùn)用環(huán)保型混凝土，橋梁的韌性、耐久性及強(qiáng)度將得以有效地提高。

三、學(xué)科發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展，橋梁CAD技術(shù)將面臨新的發(fā)展機(jī)遇。集結(jié)構(gòu)分析、工程制圖、工程數(shù)據(jù)庫(kù)及專家系統(tǒng)的橋梁CAD軟件將會(huì)問(wèn)世，并將邁入橋梁設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。借助計(jì)算機(jī)和非線性數(shù)值方法的不斷進(jìn)步，使力學(xué)模型日益精細(xì)化，仿真度提高，可以在設(shè)計(jì)階段逼真地描述大橋在地震、強(qiáng)風(fēng)、海浪等惡劣自然條件下施工和運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程，為決策提供動(dòng)態(tài)的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像。大型橋梁基礎(chǔ)的施工技術(shù)可分為大型群樁基礎(chǔ)施工技術(shù)、大型凍結(jié)基礎(chǔ)施工技術(shù)以及大型沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)等。以江陰長(zhǎng)江大橋?yàn)榇淼某辆A(chǔ)施工、潤(rùn)揚(yáng)大橋?yàn)榇淼拇笮团艠秲鼋Y(jié)法施工、蘇通橋基礎(chǔ)為代表的大型群樁基礎(chǔ)施工，都是我國(guó)在大型橋梁基礎(chǔ)施工方面取得的創(chuàng)新成果。海上橋梁基礎(chǔ)工程發(fā)展的重點(diǎn)在于海洋鉆井平臺(tái)技術(shù)的引進(jìn)。目前世界橋梁基礎(chǔ)尚未超過(guò) 100m 深海基礎(chǔ)工程，下一步需進(jìn)行 100——300m 深?；A(chǔ)的實(shí)踐。大型橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)不斷創(chuàng)新。

四、橋梁美學(xué)研究

橋梁通常是社會(huì)大型公用設(shè)施，與其他土木建筑相比，它具有土木工程建筑的一般屬性，橋梁建筑還具有自身的特點(diǎn)，有使用和觀賞兩重功能。其主要功能是給人們提供跨越障礙的通道，具有體型龐大、位置固定、建造具有不可逆性且耗資巨大等特點(diǎn)。由橋梁的特殊功能決定了橋梁必須是一個(gè)開(kāi)放的體系、結(jié)構(gòu)散布在社會(huì)各處，任何人在任何時(shí)間都可以使用它。與人類(lèi)的活動(dòng)密切相關(guān)，具有開(kāi)放性，使用壽命也比較長(zhǎng)。因此，公共性、公平性、安全、適用、經(jīng)濟(jì)必然是橋梁設(shè)計(jì)的原則。橋梁規(guī)模越大，激發(fā)了公眾參與的熱情，經(jīng)濟(jì)因素在橋梁建設(shè)中所占的比重就越大，人們對(duì)其建造都非常關(guān)注，這一點(diǎn)在現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐中已得到足夠的重視，這就是推動(dòng)橋梁美學(xué)研究的直接動(dòng)力。創(chuàng)新便是橋梁建筑藝術(shù)的靈魂，通過(guò)總結(jié)前人的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，終究會(huì)走向橋梁的藝術(shù)范疇。橋梁建筑屬于結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新必須以實(shí)踐為基礎(chǔ)，其存在的基礎(chǔ)是其適用性，也需要用理論來(lái)指導(dǎo)。聞名遐爾的美國(guó)舊金山金門(mén)大橋、澳大利亞悉尼港橋、英國(guó)倫敦橋、日本明石海峽大橋、中國(guó)上海楊浦大橋、南京長(zhǎng)江二橋、香港青馬大橋等這些著名大橋都是一件件寶貴的空間藝術(shù)品，成為陸地、江河、海洋和天空的景觀，成為城市標(biāo)志性建筑。宏偉壯觀的澳大利亞悉尼港橋與現(xiàn)代化別具一格的悉尼歌劇院融為一體，成為今日悉尼的象征。因此，21世紀(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)必將更加重視建筑藝術(shù)造型，重視橋梁美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)，達(dá)到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。

五、結(jié)語(yǔ)

橋梁跨度不是科技進(jìn)步的唯一標(biāo)志，但它是科技進(jìn)步的重要標(biāo)志。橋梁的跨徑代表著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的整體水平?？缍鹊拇笮〔⒎侨说闹饔^愿望，它是由經(jīng)濟(jì)、材料、橋型等多種因素確定的，跨度的推進(jìn)必然會(huì)給工程帶來(lái)更多的風(fēng)險(xiǎn)，而工程是只能成功不能失敗的，只允許存在缺點(diǎn)而不能有錯(cuò)誤，因?yàn)闃蛄汗こ獭⑻貏e是大跨的橋梁工程的失敗或錯(cuò)誤是誰(shuí)也承擔(dān)不起的。大跨橋梁的發(fā)展是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，隨著一系列跨海工程的出現(xiàn)，迫使我們必須挑戰(zhàn)更大的橋梁跨度。由于國(guó)外許多國(guó)家的橋梁事業(yè)相對(duì)于中國(guó)都起步較早，很多橋梁技術(shù)都比中國(guó)先進(jìn)，所以我們?cè)诎l(fā)展大跨橋梁時(shí)應(yīng)該多借鑒國(guó)外橋梁方面的成功經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)大跨度橋梁在中國(guó)更快的發(fā)展?？梢灶A(yù)見(jiàn),21 世紀(jì)大跨度橋梁工程建設(shè)必將取得新的突破,取得更大、更新的發(fā)展。

第三篇：《水利水電工程學(xué)科的前沿問(wèn)題》讀書(shū)報(bào)告

《水利水電工程學(xué)科的前沿問(wèn)題》讀書(shū)報(bào)告

水利水電工程專業(yè)的主要課程包括：工程力學(xué)、水力學(xué)、河流動(dòng)力學(xué)、巖土力學(xué)、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)學(xué)、工程測(cè)量、工程水文學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、建筑材料、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)、建設(shè)項(xiàng)目評(píng)估與管理等。

21世紀(jì)初水利水電工程學(xué)科的前沿課題主要包括以下幾個(gè)方面

1、固體力學(xué)方面

面臨的課題：工程材料實(shí)際強(qiáng)度和目前的理論強(qiáng)度相差一至二個(gè)數(shù)量級(jí)。這個(gè)矛盾曾推動(dòng)位錯(cuò)、裂紋等的重要物理、力學(xué)理論的建立。然而，至今這個(gè)根本矛盾依然存在。固體力學(xué)如今不僅限于計(jì)算微小應(yīng)變和應(yīng)力，而且要求判斷變形局部化、損傷、壽命乃至斷裂。更進(jìn)一步的問(wèn)題是如何將不同性能和功能的材料合理地配置在一起，形成某種特定的復(fù)合材料，以實(shí)現(xiàn)實(shí)用所要求的某種考慮如比重、剛度、強(qiáng)度、韌性、功能乃至價(jià)格等多種因素的優(yōu)化組合，并促成材料設(shè)計(jì)科學(xué)。再進(jìn)一步是將各種特定的制備和加工技術(shù)，如塑性成形、粒子束加工等工藝，也達(dá)到機(jī)理性的認(rèn)識(shí)和優(yōu)化控制。到那時(shí)，整個(gè)材料和制造業(yè)，將從所謂的“廚房中的化學(xué)”變?yōu)楣?jié)省資源，節(jié)省能源，優(yōu)化合理的產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)在的各類(lèi)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，包括橋梁、飛機(jī)，到人工器官的設(shè)計(jì)，還是不夠科學(xué)的、優(yōu)化的。帶來(lái)的問(wèn)題是火箭、飛機(jī)屢有失事；多數(shù)結(jié)構(gòu)依靠過(guò)大的安全系數(shù)(如飛機(jī)為1.5)來(lái)?yè)Q取安全，不必要地耗費(fèi)了許多材料。即使如此，橋梁等建筑物的坍塌仍時(shí)有發(fā)生。如何優(yōu)化設(shè)計(jì)各類(lèi)復(fù)雜結(jié)構(gòu)(如高速運(yùn)輸工具)，使其在各類(lèi)載荷環(huán)境(沖擊、循環(huán)載荷、潮濕、低溫等)下可靠、舒適地運(yùn)行，既是十分實(shí)際的工程問(wèn)題，也屬?gòu)?fù)雜系統(tǒng)響應(yīng)這類(lèi)前沿科學(xué)問(wèn)題。地震是怎樣發(fā)生的，泥石流和滑坡能否預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，作為大型土木工程(水壩，建筑物)基礎(chǔ)的巖石和土在長(zhǎng)時(shí)受載下的流變等一系列地質(zhì)力學(xué)和巖土力學(xué)問(wèn)題，僅靠目前的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)也是難以解決的，必須針對(duì)地學(xué)特點(diǎn)構(gòu)筑新的力學(xué)模型，以作為地球動(dòng)力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)。

發(fā)展趨勢(shì)：經(jīng)典的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)將可能會(huì)被突破。新的力學(xué)模型和體系，將會(huì)概括某些對(duì)宏觀力學(xué)行為起敏感作用的細(xì)觀和微觀因素，以及這些因素的演化，從而使復(fù)合材料(包括陶瓷、聚合物和金屬)的強(qiáng)化、韌化和功能化立足于科學(xué)的認(rèn)識(shí)之上。固體力學(xué)將融匯力-熱-電-磁等效應(yīng)。機(jī)械力與熱、電、磁等效應(yīng)的相互轉(zhuǎn)化和控制，目前大都還限于測(cè)量和控制元件上，但這些效應(yīng)的結(jié)合孕育著極有前途的新機(jī)會(huì)。近來(lái)出現(xiàn)的數(shù)百層疊合膜“摩天大廈”式的微電子元器件，已迫切要求對(duì)這類(lèi)力-熱-電耦合效應(yīng)做深入的研究。以“Mechronics”為代表的微機(jī)械、微工藝、微控制等方面的發(fā)展，將會(huì)極大地推動(dòng)對(duì)力-熱-電-磁耦合效應(yīng)的研究。固體力學(xué)中壓桿變形的分叉，曾是促進(jìn)非線性動(dòng)力學(xué)近代大發(fā)展的一個(gè)核心概念。隨著固體力學(xué)把固體和結(jié)構(gòu)視為含多個(gè)物質(zhì)層次的復(fù)雜系統(tǒng)，并研究它在外載荷下的演化過(guò)程，可以預(yù)期非線性動(dòng)力學(xué)，非平衡統(tǒng)計(jì)和熱力學(xué)的概念和方法將會(huì)大大豐富起來(lái)。分子動(dòng)力學(xué)等微觀模擬方法和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的仿真將會(huì)隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，更大規(guī)模地、更迅速地在固體力學(xué)和工程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用與發(fā)展。目前工程界廣泛應(yīng)用的有限元法，就是計(jì)算機(jī)技術(shù)與固體力學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它曾極大地推動(dòng)了本世紀(jì)工程科學(xué)的發(fā)展。過(guò)去，限于計(jì)算機(jī)的速度和容量，許多非線性問(wèn)題不能很好解決。分子動(dòng)力學(xué)模擬目前離實(shí)用還有很大距離。但在本世紀(jì)初，這種局面勢(shì)必會(huì)有很大變化。固體力學(xué)的上述發(fā)展，無(wú)疑會(huì)推動(dòng)科學(xué)和工程技術(shù)的巨大進(jìn)步。

2、流體力學(xué)方面

第一個(gè)大問(wèn)題是湍流。經(jīng)過(guò)幾代人的努力，對(duì)這一問(wèn)題的認(rèn)識(shí)已大為深化，這才有上述各項(xiàng)成就。絕大多數(shù)情況下，流體運(yùn)動(dòng)都處于湍流狀態(tài)。目前計(jì)算這類(lèi)問(wèn)題的辦法都帶有經(jīng)驗(yàn)的成分，因此計(jì)算結(jié)果不十分有把握，各種辦法的普適性和預(yù)測(cè)能力均差，特別是對(duì)于超聲速、高超聲速流中的湍流，情況尤其如此。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)局限性太大，因而亟待在湍流的研究上有所突破。各種物體如飛機(jī)、船舶等航行器在流體中運(yùn)動(dòng)特別是在作非定常運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生十分復(fù)雜的流場(chǎng)。其核心問(wèn)題是各種渦系的生成、消長(zhǎng)和流動(dòng)分離的產(chǎn)生。有關(guān)機(jī)理的許多問(wèn)題尚未弄清，因?yàn)槠渲邪瑥?fù)雜的非線性因素。這方面的研究成果將對(duì)未來(lái)空中及水中航行器的研制產(chǎn)生重大影響。本世紀(jì)初，空天飛機(jī)和新一代的超聲速民航機(jī)的成功研制將首先取決于流體力學(xué)的進(jìn)展。在有關(guān)的高溫空氣動(dòng)力學(xué)中必須放棄原先的熱力學(xué)平衡的假定。吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中H2，O2在超聲速流動(dòng)狀態(tài)下的混合、點(diǎn)火等，都是過(guò)去的理論和實(shí)踐未能解決的難題。超聲速流邊界層的控制、減阻以及降噪控制等也帶來(lái)一系列新問(wèn)題。船舶除了向更大、更快的方向發(fā)展外，還提出了許多新型船舶，包括貼近水面航行、必要時(shí)可升空飛行或降在水面上的大型沖翼艇。這時(shí)計(jì)算各種航態(tài)和海況下的波載荷，將遇到極大的困難。由于波載計(jì)算不準(zhǔn)而導(dǎo)致在惡劣海況下失事，即使對(duì)現(xiàn)代的常規(guī)船舶也仍是屢見(jiàn)不鮮的。80年代末至今已有10余艘船在北海失事。從流體力學(xué)的角度看，沖翼艇的困難主要在于有事先未定的自由表面，表面邊界條件的非線性，波浪的隨機(jī)性，水表層為湍流，以及流體與船舶運(yùn)動(dòng)相耦合等。風(fēng)浪相互作用機(jī)制，至今尚未弄清，而它是天氣預(yù)報(bào)這類(lèi)全球性問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)，也是近年來(lái)正在探索的通過(guò)遙測(cè)水面波參數(shù)以測(cè)量近水面風(fēng)速這一新技術(shù)的基礎(chǔ)，這個(gè)問(wèn)題的突破將大大改進(jìn)收集全球氣象數(shù)據(jù)的廣度和精度。海面波浪參數(shù)的遙測(cè)數(shù)據(jù)還有可能用以探測(cè)潛航的潛艇及海流，但這要開(kāi)辟傳統(tǒng)波浪理論未涉及的有旋流對(duì)波浪的影響這一新的領(lǐng)域。為了盡可能多地開(kāi)采地下油氣，需要深入研究滲流機(jī)理并將其定量化。滲流的研究還有助于了解植物體內(nèi)液體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而了解各種新陳代謝的宏觀機(jī)制?；ち鞒痰脑O(shè)計(jì)，在相當(dāng)大的程度上可歸結(jié)為流體運(yùn)動(dòng)的計(jì)算問(wèn)題，包括多相流及非牛頓流。由于流動(dòng)的復(fù)雜性，不少重要化工裝置的設(shè)計(jì)帶有很多經(jīng)驗(yàn)因素，以致不能發(fā)揮最大效益。因而針對(duì)若干典型化工裝置進(jìn)行深入研究，將為化工設(shè)計(jì)提供新方法，實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。在未來(lái)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，會(huì)遇到類(lèi)似或更復(fù)雜的情況，因而這方面的研究是真正形成生物技術(shù)工業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)。由于復(fù)雜流場(chǎng)計(jì)算的需要，各種計(jì)算方法和理論還需大大發(fā)展，以期能精確捕捉激波和分辨旋渦運(yùn)動(dòng)、能夠處理非線性自由表面及湍流問(wèn)題等。由于計(jì)算量特別巨大，必須發(fā)展新的計(jì)算機(jī)硬件和軟件，特別是并行機(jī)及其軟件，并行計(jì)算軟件的發(fā)展，也必須結(jié)合具體計(jì)算對(duì)象來(lái)研制。因而計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，既是解決具體問(wèn)題所需，也將對(duì)計(jì)算科學(xué)作出重要貢獻(xiàn)。

3、水力學(xué)方面 理論上的新發(fā)展

(1)非經(jīng)典介質(zhì)理論。水力學(xué)中有均勻流與非均勻流，恒定流與非恒定流等，“非”字當(dāng)頭的研究?jī)?nèi)容比沒(méi)有“非”字的要復(fù)雜得多。現(xiàn)代水力學(xué)理論的發(fā)展，又出現(xiàn)了一些以“非”字起頭的新理論，如非經(jīng)典介質(zhì)理論，非線性理論，非確定性理論等。經(jīng)典力學(xué)一般將所研究的流體介質(zhì)視做連續(xù)均勻介質(zhì)，這是經(jīng)典力學(xué)的一項(xiàng)重要的基本假設(shè)。而實(shí)際流體往往摻雜有氣體、固體或其它流體等各種雜質(zhì)，它是一類(lèi)尚未被現(xiàn)有力學(xué)理論適當(dāng)描述的介質(zhì)，可稱之為非經(jīng)典介質(zhì)。無(wú)論是從發(fā)展力學(xué)理論的角度，還是解決真實(shí)介質(zhì)流體的實(shí)際問(wèn)題，開(kāi)展非經(jīng)典介質(zhì)流動(dòng)的研究都是十分必要的。如摻氣水流，空化與空蝕，河流泥沙運(yùn)動(dòng)，污染物在水體中的運(yùn)動(dòng)等流動(dòng)現(xiàn)象，它們都屬于二相流，但過(guò)去往往不考慮相間作用力，而是采用一定假設(shè)，使問(wèn)題得以簡(jiǎn)化?，F(xiàn)代水力學(xué)應(yīng)該著眼于實(shí)際流動(dòng)現(xiàn)象，引進(jìn)多相流體動(dòng)力學(xué)理論，建立全新的知識(shí)體系。例如，研究高速摻氣水流，其關(guān)鍵是如何確定水與氣二相流體之間的相互作用力，而單相流體的假設(shè)很難反映這種相間作用力；現(xiàn)代滲流理論應(yīng)建立在研究水與多孔介質(zhì)之間、相互作用的基礎(chǔ)上，因此，必須突破傳統(tǒng)水力學(xué)的均勻連續(xù)介質(zhì)的假定。

(2)非線性理論。非線性行為是近代力學(xué)基礎(chǔ)研究的重要前沿課題。湍流和混沌理論是典型的非線性問(wèn)題。描述水流運(yùn)動(dòng)的N-S方程是非線性的微分方程。過(guò)去的水力學(xué)計(jì)算，往往要用還原和疊加的方法對(duì)基本方程式作線性化處理，因而不能準(zhǔn)確反映真實(shí)水流現(xiàn)象。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，非線性理論有了突飛猛進(jìn)地發(fā)展。非線性理論是揭示具有非線性本質(zhì)的各類(lèi)水流現(xiàn)象的有力工具，也是開(kāi)發(fā)非線性問(wèn)題數(shù)學(xué)模型的有力工具。(3)非確定性理論——隨機(jī)水力學(xué)。水流運(yùn)動(dòng)，特別是紊流，有大量的不確定性因素，水流脈動(dòng)壓力一般可以被視為完全隨機(jī)的現(xiàn)象，紊流過(guò)程則具有混沌的特性?；煦缡且环N界于完全隨機(jī)性現(xiàn)象與完全確定性現(xiàn)象之間的自然現(xiàn)象。傳統(tǒng)水力學(xué)一般只研究確定性的水流現(xiàn)象，對(duì)于隨機(jī)性水力參數(shù)，往往采用統(tǒng)計(jì)平均的方法加以處理，從而抹煞了水流運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)特性?，F(xiàn)代水力學(xué)重視發(fā)展非確定性理論，動(dòng)水荷載的設(shè)計(jì)方法將由定值設(shè)計(jì)法逐步轉(zhuǎn)為可靠性設(shè)計(jì)法，概率理論和優(yōu)化決策理論將在工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，風(fēng)險(xiǎn)分析的概念將作為規(guī)劃、設(shè)計(jì)的重要理論基礎(chǔ)。

(4)紊流力學(xué)。水利工程中的絕大多數(shù)流動(dòng)現(xiàn)象都屬于湍流（水力學(xué)中的習(xí)慣稱謂為‘紊流’）。湍流是自然科學(xué)中的八大難題之一，由于其復(fù)雜性，全世界同行學(xué)者協(xié)力研究，歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)百年，至今尚未攻克。湍流作為一種既典型又廣泛存在的復(fù)雜流動(dòng)，其非線性規(guī)律有超越力學(xué)范圍的普遍性。我們知道，紊流是由大大小小不同尺度的漩渦組成的，漩渦尺度的量級(jí)差別很大。最大漩渦尺度的量級(jí)可達(dá)數(shù)公里，而最小漩渦的尺度不過(guò)幾毫米，但不同尺度的漩渦在結(jié)構(gòu)上往往具有自相似性，最近發(fā)現(xiàn)的標(biāo)度律，反映了紊流現(xiàn)象的這種混沌特征。無(wú)論從基本理論，還是從實(shí)際應(yīng)用考慮，湍流研究都是21世紀(jì)面臨的緊迫課題。水利工程中的水流基本上都屬于紊流。研究紊流特性，可簡(jiǎn)要?dú)w納為以下幾類(lèi)問(wèn)題：第一，邊壁切變紊流；第二，漩渦與分離流；第三，分離再附流動(dòng)；第四，流動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。要大力開(kāi)發(fā)紊流數(shù)學(xué)模型，用數(shù)值模擬方法逐步取代物理模型實(shí)驗(yàn)。

(5)細(xì)觀水力學(xué)。傳統(tǒng)水力學(xué)在自然尺度下研究水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，現(xiàn)代水力學(xué)要突破傳統(tǒng)水力學(xué)的常規(guī)尺度，從自然尺度向細(xì)觀尺度延伸，發(fā)展細(xì)觀水力學(xué)。一般地說(shuō)，物理、化學(xué)的研究對(duì)象往往在其物質(zhì)分子的尺度上，可稱之為微觀尺度，細(xì)觀水力學(xué)的研究尺度雖然遠(yuǎn)小于自然尺度，但仍遠(yuǎn)大于水分子的尺度，故稱為細(xì)觀。傳統(tǒng)水力學(xué)常采用總流的概念，它屬于自然尺度，細(xì)觀水力學(xué)深入研究水流內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)特性，水流與混摻其中的固體、氣體、污染物等其它物質(zhì)的相互作用，水流與固體邊界的相互作用及空蝕、沖刷破壞機(jī)理等，使水力學(xué)的研究深度與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相銜接。流場(chǎng)的精細(xì)數(shù)值模擬也可以視為細(xì)觀水力學(xué)。多相流體與固體力學(xué)的交叉學(xué)科研究產(chǎn)生和形成了一些新的學(xué)科方向，界面力學(xué)就是其中之一。界面力學(xué)以界面的力學(xué)建模、界面區(qū)域應(yīng)力分布規(guī)律以及界面結(jié)構(gòu)強(qiáng)韌度研究與破壞分析為主要內(nèi)容。界面層是裂紋和損傷等破壞容易產(chǎn)生并發(fā)展的區(qū)域，界面微區(qū)的力學(xué)問(wèn)題研究需發(fā)展細(xì)觀尺度與微觀尺度的實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，近年來(lái)，界面力學(xué)的研究已越來(lái)越多地引起人們的關(guān)注與重視。

水力學(xué)數(shù)學(xué)模型的新發(fā)展(1)數(shù)值方法研究。有限差分法、有限元法、有限容積法是計(jì)算水力學(xué)的基本方法。近年來(lái)，為了提高計(jì)算精度，求解更復(fù)雜的水流現(xiàn)象，數(shù)值方法有很大發(fā)展。具有突變現(xiàn)象的流動(dòng)，其解是間斷的。不同間斷現(xiàn)象的數(shù)值方法各有特點(diǎn)，這方面還有許多問(wèn)題需要解決。水利工程中有大量的河渠淺水二維流，明渠或管道中的二維非恒定流問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題的數(shù)值模擬方法至今仍很不完善，其計(jì)算格式的優(yōu)化，邊界條件的處理，都有很多需要深入研究的課題，也已出現(xiàn)了許多新算法。

(2)流場(chǎng)可視化技術(shù)。流場(chǎng)可視化在工程應(yīng)用中有重要意義。展現(xiàn)研究成果，無(wú)論是理論成果、實(shí)驗(yàn)成果，還是數(shù)學(xué)模型計(jì)算成果，都需要流場(chǎng)可視化技術(shù)。我國(guó)目前可視化技術(shù)的水平還比較低，需要大力發(fā)展。

(3)水力信息學(xué)?，F(xiàn)代技術(shù)不斷向綜合化和智能化發(fā)展，大型水利設(shè)施的運(yùn)行管理需要引進(jìn)現(xiàn)代信息論的理論和方法。由此產(chǎn)生了一個(gè)新的交叉學(xué)科方向，水力信息學(xué)。水力信息學(xué)的研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用目標(biāo)可簡(jiǎn)述如下：水力學(xué)數(shù)學(xué)模型與系統(tǒng)管理、控制方面的知識(shí)相結(jié)合，即可構(gòu)成專門(mén)化的專家系統(tǒng)。應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)將這種集成化的專門(mén)知識(shí)變成動(dòng)態(tài)的信息資源，就可以用來(lái)進(jìn)行大型防洪系統(tǒng)的預(yù)報(bào)與調(diào)度，大型水利工程的施工組織，大型灌溉系統(tǒng)或水庫(kù)群的運(yùn)行調(diào)度。21世紀(jì)人類(lèi)將全面進(jìn)入信息時(shí)代，信息的獲取、處理和傳輸是生產(chǎn)組織的主要任務(wù)。水力信息學(xué)的核心是相關(guān)水力學(xué)知識(shí)的集成、打包，以及集成知識(shí)的信息資源化。計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)是最普遍的信息處理技術(shù)，在水力信息學(xué)的發(fā)展中將發(fā)揮重要作用。信息資源化的主要手段是建立專業(yè)化的信息網(wǎng)絡(luò)，但也可借助已有的信息網(wǎng)絡(luò)。

水力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究需解決的問(wèn)題

(1)水力學(xué)模型相似率。目前，我國(guó)工程設(shè)計(jì)中的多數(shù)重大水力學(xué)問(wèn)題仍是通過(guò)水力學(xué)模型試驗(yàn)解決。試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ǔ０粗亓ο嗨茰?zhǔn)則設(shè)計(jì)。大量模型試驗(yàn)證明，水工模型能夠預(yù)演大多數(shù)原型工程的復(fù)雜三元水流現(xiàn)象。但對(duì)高速水流問(wèn)題，除重力相似外，還須考慮其他物理量的相似性。如高速水流的摻氣與霧化、脈動(dòng)壓力與流體激振現(xiàn)象、輸水道通氣、巖基沖刷等問(wèn)題，其模型相似率至今尚未解決?？栈跎囼?yàn)一般在減壓箱內(nèi)進(jìn)行，以空化數(shù)相等為準(zhǔn)。但最新研究表明，初生空化數(shù)和模型的大小與水流速度有關(guān)，不同的模型，既使水流空化數(shù)相等，空化初生現(xiàn)象也不一定相似。高速水流的模型相似率問(wèn)題困惑著模型實(shí)驗(yàn)，是工程水力學(xué)急待解決的技術(shù)難題。在這方面已做了不少研究，如摻氣與通氣的相似性，水流脈動(dòng)壓強(qiáng)的相似性，霧化的相似性等，但至今尚無(wú)可靠的理論與方法。解決高速水流的相似率問(wèn)題，一方面有賴于更深入的基礎(chǔ)理論研究，而原型觀測(cè)與模型試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比則是更為實(shí)際、有效的方法。借鑒已有同類(lèi)工程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)解決待建工程問(wèn)題具有重大意義。目前所開(kāi)展的原型觀測(cè)，已大量應(yīng)用現(xiàn)代化的理論、方法及觀測(cè)儀器，如應(yīng)力、應(yīng)變、位移、速度、摻氣濃度等各種類(lèi)型的傳感器，當(dāng)代最先進(jìn)的信號(hào)分析測(cè)試儀器，衛(wèi)星定位、遙感遙測(cè)技術(shù)等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已在100多個(gè)大、中型水利樞紐中的近200個(gè)泄水建筑物上進(jìn)行了原型觀測(cè)，已積累了較豐富的觀測(cè)成果，主要集中在泄洪霧化、空化空蝕、脈動(dòng)壓力、水流摻氣與通氣等方面。原型觀測(cè)需消耗大量的人力、物力和財(cái)力，需要周密的預(yù)先設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)組織，也需要借助許多現(xiàn)代化的先進(jìn)測(cè)試儀器。但為了提高水力學(xué)的研究水平，今后仍需大力開(kāi)展原型觀測(cè)工作。

(2)高速水流關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的基礎(chǔ)研究。我國(guó)待建的大型水利水電工程多具有水頭高、流量大、河谷狹窄的特點(diǎn)，高壩大流量泄洪消能是各項(xiàng)工程共有的技術(shù)難題。在這方面雖已做了大量研究，但工程中仍有許多技術(shù)難題，因其機(jī)理復(fù)雜，目前的方法仍難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)際情況，尚待進(jìn)一步研究：①多股淹沒(méi)射流流態(tài)結(jié)構(gòu)與水墊消能機(jī)理。攔河筑壩必須保證洪水的正常下泄，為了防止高速水流的沖刷破壞，泄洪必須滿足消能要求。泄洪水流的多余能量，絕大多數(shù)是在大壩下游的消能水體中（挑流消能水墊塘或底流消能消力池）通過(guò)水流的紊動(dòng)混摻而消耗掉的。壩身多股泄洪在水墊塘內(nèi)形成多股淹沒(méi)射流。水墊塘內(nèi)的流態(tài)結(jié)構(gòu)與水墊消能效率及水流作用于水墊塘邊壁動(dòng)水荷載的大小有十分密切的關(guān)系。高速?gòu)?qiáng)紊動(dòng)水流的消能效率高，但對(duì)固體邊壁的沖刷破壞力也大，既要實(shí)現(xiàn)高效消能，又要防止沖刷破壞，其根本途徑是優(yōu)化消能水體中多股淹沒(méi)射流的流態(tài)結(jié)構(gòu)。消能機(jī)理的研究是創(chuàng)造新型消能工的源泉。為此，既要加強(qiáng)泄洪消能機(jī)理的基礎(chǔ)理論研究，也要在消能工體型優(yōu)化方面做出創(chuàng)新性的實(shí)用成果。②水流動(dòng)力荷載與流固耦合振動(dòng)。脈動(dòng)壓強(qiáng)研究的基本問(wèn)題有：脈動(dòng)壓力產(chǎn)生機(jī)理，脈動(dòng)壓力隨機(jī)分析方法，脈動(dòng)壓力的模型相似率，點(diǎn)、面脈動(dòng)壓強(qiáng)的轉(zhuǎn)換等。不同的過(guò)水建筑物，其脈動(dòng)壓強(qiáng)的動(dòng)力特性也有所區(qū)別。盡管過(guò)去對(duì)上述問(wèn)題都做過(guò)研究，但其知識(shí)的系統(tǒng)性、可靠性都還不能滿足工程應(yīng)用的需要。水流誘發(fā)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，工程實(shí)例很多。但由于結(jié)構(gòu)和水流條件的復(fù)雜性和多變性，振動(dòng)型式和種類(lèi)也非常復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)?zāi)M和數(shù)學(xué)模型計(jì)算都有很多困難。研究問(wèn)題主要有：振動(dòng)形成機(jī)理及激勵(lì)力的分析，水彈性模型試驗(yàn)的理論與技術(shù)，工程流彈振動(dòng)的仿真研究等。③高速水流的摻氣與霧化。近年來(lái)，在減蝕摻氣設(shè)施的摻氣特性方面作了大量研究，如摻氣空腔的水力特性、卷吸空氣量、保護(hù)長(zhǎng)度等。摻氣對(duì)脈動(dòng)壓強(qiáng)及消能的影響至今說(shuō)法不一，尚無(wú)定論。關(guān)于水氣二相流的數(shù)值模擬計(jì)算，現(xiàn)已建立起理論嚴(yán)密的二相流運(yùn)動(dòng)方程式，但由于水和空氣的密度相差懸殊，加之對(duì)水氣兩相之間的相間作用力尚無(wú)深入研究，成功的數(shù)值模擬結(jié)果很少。最近的大量原型觀測(cè)表明，挑流泄洪的霧化問(wèn)題對(duì)水工建筑物及河岸岸坡的安全有嚴(yán)重威脅，霧化問(wèn)題的預(yù)測(cè)研究越來(lái)越受到重視。關(guān)于霧化問(wèn)題的研究力度將會(huì)加強(qiáng)。④泄水建筑物的沖刷、空蝕與磨損破壞。挑流消能沖刷坑深度及大小的預(yù)測(cè)有重要工程意義，幾十年來(lái)雖做過(guò)大量研究，但至今仍無(wú)成熟、可靠的解決方法。我國(guó)近年研究提出的能量法和巖塊放大法使這方面的研究有了新的進(jìn)展。對(duì)于高水頭大流量工程，一般都要修建混凝土襯砌的水墊塘，關(guān)于混凝土水墊塘的沖刷破壞模式問(wèn)題，尚待進(jìn)行深入研究。高水頭泄水建筑物的空蝕破壞在工程中屢見(jiàn)不鮮，含沙水流對(duì)過(guò)水建筑物的磨損給許多工程的運(yùn)行維修造成很大困難?？瘴g和磨損往往同時(shí)發(fā)生并相互促進(jìn)，使破壞程度急劇增加。隨著我國(guó)大量高水頭泄水建筑物的建成運(yùn)行，沖蝕、空蝕與磨蝕問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越多，并不斷受到重視。

4、結(jié)構(gòu)工程方面

結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的發(fā)展可直接為國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，合理而經(jīng)濟(jì)的工程設(shè)計(jì)和施工可以節(jié)省大量的投資，并可縮短建設(shè)時(shí)間。面向二十一世紀(jì)，結(jié)構(gòu)工程提出了很多新課題。(1)不同載荷作用下鋼筋砼結(jié)構(gòu)工況分析，結(jié)構(gòu)抗振與減振措施研究，結(jié)構(gòu)測(cè)試與可靠性分析；(2)鋼結(jié)構(gòu)新形式、載荷與抗力模型、設(shè)計(jì)計(jì)算理論與方法研究，鋼結(jié)構(gòu)疲勞損傷理論、計(jì)算方法及其工程應(yīng)用研究，鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究與工程應(yīng)用；(3)以不同工程中的結(jié)構(gòu)受力及其響應(yīng)分析為背景，研究各種結(jié)構(gòu)形式靜態(tài)與動(dòng)態(tài)應(yīng)力與變形計(jì)算的數(shù)學(xué)模型、數(shù)值分析方法、計(jì)算機(jī)算法及軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用；(4)現(xiàn)代工程、大型復(fù)雜工程的施工技術(shù)、施工工藝的研究，現(xiàn)代管理理論、方法在工程施工組織與管理中的應(yīng)用研究；(5)研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件、硬件和自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行土建工程的工程設(shè)計(jì)、檢測(cè)分析、過(guò)程控制、信息管理等研究，進(jìn)行相關(guān)軟件與自動(dòng)化、智能化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

5、水生態(tài)與水環(huán)境學(xué)科方面

應(yīng)用基礎(chǔ)前沿研究

(1)生物多樣性與水利工程長(zhǎng)期生態(tài)學(xué)效應(yīng)。隨著全球物種滅絕速度的加快，物種喪失可能帶來(lái)的生態(tài)學(xué)后果備受人們關(guān)注，生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系成為當(dāng)前生態(tài)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題。當(dāng)前研究的重點(diǎn)及前沿主要集中在：①長(zhǎng)時(shí)間尺度上的物種多樣性——生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系，②非生物因素與多樣性——生產(chǎn)力的交互關(guān)系，③營(yíng)養(yǎng)級(jí)相互作用對(duì)于多樣性——生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的影響，④物種共存機(jī)制在多樣性——生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系形成中的作用等方面。生態(tài)效應(yīng)的逐漸顯現(xiàn)使水利工程的長(zhǎng)期生態(tài)環(huán)境影響受到高度重視。研究的前沿重點(diǎn)包括：①?gòu)搅髯兓瘜?duì)水生生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性的影響，②大壩攔截與調(diào)蓄對(duì)下游洪泛區(qū)生態(tài)系統(tǒng)及漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響，③攔河筑壩導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)大的次生環(huán)境效應(yīng)，④流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)的累積效應(yīng)，⑤減免水利工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的措施，⑥失衡生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)與重建、水利工程對(duì)局地生態(tài)系統(tǒng)及其功能的長(zhǎng)期影響等。其中涉及的難點(diǎn)是生態(tài)效應(yīng)定量評(píng)估方法。

(2)河流生態(tài)系統(tǒng)健康與水利水電規(guī)劃的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)。河流作為一種重要的生態(tài)系統(tǒng)，其生態(tài)系統(tǒng)的健康越來(lái)越受到國(guó)際上的廣泛重視。盡管生態(tài)學(xué)家至今尚未就河流生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵達(dá)成共識(shí)，但是國(guó)外眾多評(píng)價(jià)方法已經(jīng)在實(shí)際中得到運(yùn)用。目前國(guó)際上的研究前沿包括河道萎縮形成和演變機(jī)理、河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)的尺度效應(yīng)等。在國(guó)內(nèi)，河流生態(tài)系統(tǒng)健康方面的研究還剛起步，代表性研究——國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973)項(xiàng)目“黃河流域水資源演化規(guī)律與可再生性維持機(jī)理”探索了黃河水資源可更新和可再生性維持問(wèn)題，為更系統(tǒng)深入地開(kāi)展黃河健康生命研究奠定了基礎(chǔ)。水利水電規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)與河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)密切相關(guān)。在這兩方面我國(guó)目前還缺乏系統(tǒng)的理論、技術(shù)、方法以及標(biāo)準(zhǔn)體系。未來(lái)我國(guó)水電工程規(guī)劃的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)迫切需從末端單項(xiàng)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向源頭評(píng)價(jià)、從微觀發(fā)展為微觀與宏觀相結(jié)合、從局部發(fā)展到局部與整體相結(jié)合、從單個(gè)要素發(fā)展到系統(tǒng)的綜合性評(píng)價(jià)。為此，河流生態(tài)系統(tǒng)健康理論、區(qū)域開(kāi)發(fā)與規(guī)劃的生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、區(qū)域生態(tài)補(bǔ)償理論、生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)方法、自然資源價(jià)值核算理論與方法，生態(tài)影響評(píng)價(jià)方法、累積生態(tài)影響評(píng)價(jià)方法以及水資源開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法等成為水利水電規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)理論中需重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

應(yīng)用技術(shù)與方法前沿研究

生態(tài)水利工程學(xué)的探索。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者借鑒國(guó)際上生態(tài)工程的理論，探索發(fā)展新的交叉學(xué)科——“生態(tài)水利工程學(xué)”。傳統(tǒng)的水利工程學(xué)需要吸收生態(tài)學(xué)的原理和方法，改善水利工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)方法。對(duì)于已建工程，研究和開(kāi)發(fā)受損水域生態(tài)修復(fù)的方法和技術(shù)。對(duì)于新建工程，研究和開(kāi)發(fā)對(duì)于因工程建設(shè)造成對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)脅迫所應(yīng)采取的補(bǔ)償工程措施、生物措施和管理措施。

可持續(xù)發(fā)展相關(guān)理論前沿研究

(1)流域尺度的可持續(xù)發(fā)展。水生態(tài)及環(huán)境系統(tǒng)以流域尺度為基本單元，可持續(xù)發(fā)展在協(xié)調(diào)水生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)關(guān)系時(shí)，必須以流域整體思想為指導(dǎo)。恢復(fù)和逐步改善流域水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的生機(jī)，是謀求可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

(2)水生態(tài)環(huán)境承載力。將生態(tài)環(huán)境承載力作為可持續(xù)發(fā)展的支持理論，已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)外研究者的普遍認(rèn)可。水生態(tài)環(huán)境承載力的研究從概念、內(nèi)涵探討開(kāi)始，逐漸轉(zhuǎn)向定量化分析方法和建立評(píng)價(jià)模式。其中的難點(diǎn)之一是承載力指標(biāo)體系的篩選及規(guī)范化。度量具有自然及社會(huì)雙重屬性的水環(huán)境系統(tǒng)承載經(jīng)濟(jì)壓力的能力，需要從社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等不同方面的指標(biāo)綜合反映，指標(biāo)的有效獲取也依賴于各個(gè)系統(tǒng)的大量相關(guān)信息。(3)流域的可持續(xù)管理。流域尺度的可持續(xù)管理是恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境健康活力、發(fā)揮其功能價(jià)值的關(guān)鍵，管理的戰(zhàn)略調(diào)整應(yīng)從目前的單要素分散管理轉(zhuǎn)向以生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象的綜合管理。在管理模式上，適應(yīng)性的管理方式經(jīng)過(guò)10多年的理論和初步實(shí)踐探索，顯示出良好的應(yīng)用前景，其重要特色在于能不斷利用信息的更新和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，動(dòng)態(tài)調(diào)整決策，跟蹤可持續(xù)發(fā)展的脈搏。

第四篇：土木工程施工讀書(shū)報(bào)告

土木工程施工讀書(shū)報(bào)告

【摘要】 ：土木工程是建造各類(lèi)工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的總稱它既指與人類(lèi)生活、生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的各類(lèi)工程設(shè)施也指所應(yīng)用材料、設(shè)備在土地上所進(jìn)行的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)活動(dòng)。建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)施工與一般工業(yè)生產(chǎn)相比較,它們都是把一系列有限的資源投入到產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，其生產(chǎn)上的階段性和連續(xù)性，組織上的專門(mén)化和協(xié)作化，是與其他工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)一致的。建筑產(chǎn)品與一般工業(yè)產(chǎn)品的不同之處，正是它的特點(diǎn)所在。建筑工程施工組織是研究和制定組織建筑安裝工程施工全過(guò)程既合理又經(jīng)濟(jì)的方法和途徑。它是針對(duì)不同工程施工的復(fù)雜程度來(lái)研究工程建設(shè)的統(tǒng)籌安排與系統(tǒng)管理的客觀規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。具體地說(shuō)，建筑工程施工組織的任務(wù)是根據(jù)建筑產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，以及國(guó)家基本建設(shè)方針和各項(xiàng)具體的技術(shù)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)計(jì)劃和設(shè)計(jì)的要求，提供各階段的施工準(zhǔn)備工作內(nèi)容，對(duì)人、資金、材料、機(jī)械和施工方法等進(jìn)行合理安排，協(xié)調(diào)施工中各專業(yè)施工單位、各工種、資源與時(shí)間之間的合理關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】：生產(chǎn)施工;計(jì)劃；設(shè)計(jì)；流水施工 【前言】：

本學(xué)期學(xué)習(xí)了土方施工,地基處理與樁基工程，砌體結(jié)構(gòu)工程,混凝土結(jié)構(gòu)工程，預(yù)應(yīng)力混泥土結(jié)構(gòu)工程，結(jié)構(gòu)安裝工程以及流水施工與

網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)等。

建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)施工與一般工業(yè)生產(chǎn)相比較，有其相同之處，更有較多的不同之處。它們都是把一系列有限的資源投入到產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，其生產(chǎn)上的階段性和連續(xù)性，組織上的專門(mén)化和協(xié)作化，與其他工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)一致。

由于建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)都是根據(jù)每個(gè)建設(shè)單位各自的需要，按設(shè)計(jì)規(guī)定的圖樣，在指定地點(diǎn)建造的加之建筑產(chǎn)品所用材料、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，以及平面與空間組合的變化多樣，就構(gòu)成了建筑產(chǎn)品的特殊性。

【正文】

（一）施工的特點(diǎn)

施工的特點(diǎn)是由建筑產(chǎn)品的特點(diǎn)決定的。建筑物或構(gòu)筑物的特點(diǎn)是在空間上的固定性、多樣性、體形龐大及復(fù)雜性。這些產(chǎn)品特點(diǎn)決定了建筑產(chǎn)品施工的特點(diǎn)。1.建筑施工的流動(dòng)性

由于建筑產(chǎn)品的固定性，在建筑施工中，工人、機(jī)具、材料等不僅要隨著建筑物建造地點(diǎn)的變更而流動(dòng)，而且還要隨著建筑物施工部位的改變而在不同的空間流動(dòng)，這就要求事先有一個(gè)周密的施工組織設(shè)計(jì)，使流動(dòng)著的工人、機(jī)具、材料等互相協(xié)調(diào)配合，做好流水施工的安排，使建筑物的施工連續(xù)、均衡地進(jìn)行。2.建筑施工工期長(zhǎng)期性

建筑施工的產(chǎn)品一般工程量大，技術(shù)間歇性強(qiáng)，工程性質(zhì)復(fù)雜，施工時(shí)間長(zhǎng)。

3.建筑施工的復(fù)雜性

由于建筑產(chǎn)品的復(fù)雜性，加上施工的流動(dòng)性和單件性，受自然條件影響大、高處作業(yè)、立體交叉作業(yè)、地下作業(yè)和臨時(shí)用工多，協(xié)作配合關(guān)系較復(fù)雜，決定了施工組織與管理的復(fù)雜性。只有抓住這些特點(diǎn)，正確處理其中的相互關(guān)系和矛盾，才能較好地完成工程項(xiàng)目的組織與管理工作。

（二）施工程序

圖1-1-1表示了基本建設(shè)程序中的設(shè)計(jì)、施工、施工組織設(shè)計(jì)等項(xiàng)工作的關(guān)系。

建筑施工程序是指工程建設(shè)項(xiàng)目，在整個(gè)施工過(guò)程中各項(xiàng)工作必須遵循的先后順序。它是多年來(lái)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，也反映了施工過(guò)程中必須遵循的客觀施工規(guī)律。大、中型建設(shè)項(xiàng)目的建筑施工程序如圖1-1-2所示。小型建設(shè)項(xiàng)目的施工程序則可以簡(jiǎn)單些；非生產(chǎn)性的建設(shè)項(xiàng)目，一般沒(méi)有試生產(chǎn)的過(guò)程。

（三）流水施工

1.在流水施工中，根據(jù)流水節(jié)拍的特征將流水施工進(jìn)行分類(lèi)為無(wú)節(jié)奏流水施工、等節(jié)奏流水施工和異節(jié)奏流水施工三類(lèi)。

a.無(wú)等節(jié)奏流水施工

無(wú)節(jié)奏流水施工是指在組織流水施工時(shí)，全部或部分施工過(guò)程在各個(gè)施工段上的流水節(jié)拍不相等的流水施工。這種施工是流水施工中最常見(jiàn)的一種。

b.等節(jié)奏流水施工

等節(jié)奏流水施工是指在有節(jié)奏流水施工中，各施工過(guò)程的流水節(jié)拍都相等的流水施工，也稱為固定節(jié)拍流水施工或全等節(jié)拍流水施工。

c.異節(jié)奏流水施工

異節(jié)奏流水施工是指在有節(jié)奏流水施工中，各施工過(guò)程的流水節(jié)拍各自相等而不同施工過(guò)程之間的流水節(jié)拍不盡相等的流水施工，在組織異節(jié)奏流水施工時(shí)，又可以采用等步距和異步距兩種方式。工藝參數(shù)：

施工過(guò)程數(shù)n 隊(duì)伍數(shù) 流水強(qiáng)度V 時(shí)間參數(shù)：

a.流水節(jié)拍K：持續(xù)時(shí)間

b.流水步距B：相鄰施工隊(duì)先后進(jìn)入施工的時(shí)間間隔 c.間歇時(shí)間Z： 技術(shù)間歇時(shí)間組織間歇時(shí)間 空間參數(shù)： a.工作面A b.施工段數(shù)m ：一個(gè)施工段上在某個(gè)時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)隊(duì)伍在工作 2.流水施工組織的具體步驟是：

將擬建工程項(xiàng)目的全部建造過(guò)程，在工藝上分解為若干個(gè)施工過(guò)程，在平面上劃分為若干個(gè)施工段，在豎向上劃分為若干個(gè)施工層，然后按照施工過(guò)程組建專業(yè)工作隊(duì)(或組)，并使其按照規(guī)定的順序依次連續(xù)地投入到各施工段，完成各個(gè)施工過(guò)程。當(dāng)分層施工時(shí)，第一施工層各個(gè)施工段的相應(yīng)施工過(guò)程全部完成后，專業(yè)工作隊(duì)依次、連續(xù)地投入到第二、第三、…第n施工層，有節(jié)奏、均衡、連續(xù)地完成工程項(xiàng)目的施工全過(guò)程，這種施工組織方式稱為流水施工。例如吊頂?shù)陌嘟M在10層工作一周完成任務(wù)后，第二周立即轉(zhuǎn)移到11層干同樣的工作，然后第三周再到12層工作。別的工作隊(duì)也是這樣工作。此種作業(yè)法既能充分利用時(shí)間又能充分利用空間，大大縮短了工期，三個(gè)樓層總工期為35天。同時(shí)又克服了平行作業(yè)法資源高度集中的缺點(diǎn)，所以流水作業(yè)法是一種先進(jìn)有效的作業(yè)組織法。流水作業(yè)法可保證生產(chǎn)的連續(xù)性和均衡性，而生產(chǎn)的連續(xù)性和均衡性勢(shì)必使各種材料可以均衡使用，消除了工作組的施工間歇，因而可以大大縮短工期，一般可縮短1/3—1/2。流水施工的優(yōu)點(diǎn)是：各工作隊(duì)可以實(shí)行專業(yè)化施工，因而為工人提高技術(shù)熟練程度以及改進(jìn)操作方法和生產(chǎn)工具創(chuàng)造了有利條件，可充分提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。勞動(dòng)生產(chǎn)率得到提高，相應(yīng)可以減少工人人數(shù)和臨時(shí)設(shè)施數(shù)量，從而可以節(jié)約投資，降低成本；同時(shí)專業(yè)化施工，有助于保證工程質(zhì)量。3.流水施工具有以下特點(diǎn)：

科學(xué)地利用了工作面，爭(zhēng)取了時(shí)間，總工期趨于合理；工作隊(duì)及其工人實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，有利于改進(jìn)操作技術(shù)，可以保證工程質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工作隊(duì)及其工人能夠連續(xù)作業(yè)，相鄰兩個(gè)專業(yè)工作

隊(duì)之間，可實(shí)現(xiàn)合理搭接；每天投入的資源量較為均衡，有利于資源供應(yīng)的組織工作；為現(xiàn)場(chǎng)文明施工和科學(xué)管理創(chuàng)造了有利條件。

上述經(jīng)濟(jì)效果都是在不需要增加任何費(fèi)用的前提下取得的，可見(jiàn)，流水施工是實(shí)現(xiàn)施工管理科學(xué)化的重要組成內(nèi)容，是與建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，施工機(jī)械化等現(xiàn)代施工內(nèi)容緊密聯(lián)系、相互促進(jìn)的，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)進(jìn)步的重要手段。

【總結(jié)】：

通過(guò)對(duì)土木工程施工這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，使自己對(duì)土木現(xiàn)場(chǎng)施工這行專業(yè)有了簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)使自己明白了許多概念，土木行業(yè)一向都把人的生命財(cái)產(chǎn)放在第一位，在土木工程施工當(dāng)中，人的生命財(cái)產(chǎn)就被看得格外重要，要是能實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工程都能遠(yuǎn)程控制，將大為減少工作環(huán)境 7 的危險(xiǎn)性，這就是我寫(xiě)這篇論文的初衷?；拥拈_(kāi)挖、沉箱的施工等，都是比較危險(xiǎn)的工作環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些高危險(xiǎn)環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程施工是未來(lái)土木工程發(fā)展的方向，信息技術(shù)在現(xiàn)代時(shí)代中日新月異，是新時(shí)代強(qiáng)有潛力的發(fā)展科目，信息技術(shù)被廣泛的運(yùn)用到各種領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程土木工程施工。我認(rèn)為現(xiàn)今的科技在飛速發(fā)展，土木工程施工有著悠久的歷史，應(yīng)當(dāng)隨著時(shí)代的發(fā)展而變化，使施工走向安全，走向舒適。沉箱技術(shù)是一門(mén)非常復(fù)雜的學(xué)科，需要我們不斷地研究。

【參考文獻(xiàn)】

1． 流水施工基本方法，建筑工程質(zhì)量安全網(wǎng)

2． 土木工程施工(第4版)毛鶴琴 武漢理工大學(xué)出版社

第五篇：土木工程概論讀書(shū)報(bào)告

專業(yè)(方向): 姓

名：學(xué)

號(hào)：班

級(jí)：任課教師：

《土木工程概論》

讀書(shū)報(bào)告

土木工程（地鐵與軌道工程）

馬靖營(yíng) 631302110110 地軌1301班

2013年 11月

5日

《土木工程概論》讀書(shū)報(bào)告

土木工程（Civil Engineering，民用工程）的誕生原本是為了各種民用設(shè)施的建立，在第一堂課上講師曾說(shuō)過(guò)國(guó)外土木工程、機(jī)械工程、電器工程、化工工程等都隸屬于土木工程（Civil Engineering），即是說(shuō)人們的衣食住行都離不開(kāi)土木工程（Civil Engineering）。

現(xiàn)代土木工程是一門(mén)大型綜合性學(xué)科，隨著社會(huì)發(fā)展，土木工程這一門(mén)綜合性學(xué)科不斷發(fā)展并壯大，并演變出許多分支：建筑工程、地下工程、橋梁工程、隧道工程、軌道工程、海洋工程、港口工程、水利工程等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，土木工程所采用的材料也開(kāi)始發(fā)生變化，從原始的土、石、木、草到磚、瓦再到如今的混凝土、水泥、鋼材、玻璃、塑料等科技含量較為高的材料，因此所造的產(chǎn)物的質(zhì)量和高度開(kāi)始上漲?？萍及l(fā)展同樣也促進(jìn)了施工方式、施工工藝與工具的變革，古代人民用雙手一步一步的制造建筑材料，而現(xiàn)代化的施工方式、工藝與工具減輕了勞動(dòng)人民的雙手，減輕了人民的勞動(dòng)量，降低了勞動(dòng)過(guò)程的危險(xiǎn)性。而隨歷史的發(fā)展，土木工程的分工更細(xì)，土木工程的技術(shù)更豐富。

目前我國(guó)正處于現(xiàn)代化建設(shè)階段，很多基礎(chǔ)設(shè)施還沒(méi)有建立好，還差發(fā)達(dá)國(guó)家很遠(yuǎn)，所以根據(jù)國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)需要，土木工程師的培養(yǎng)顯得尤為重要，因此我國(guó)各大院校幾乎都有開(kāi)設(shè)土木專業(yè)，為國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)不斷的提供新鮮血液，為國(guó)家發(fā)展提供人才。

土木工程涉及領(lǐng)域廣泛，其下分類(lèi)明確、類(lèi)別較多，在我校就分了諸如橋梁工程、道路工程、地鐵與軌道工程、巖土工程等類(lèi)別。再此就上課后的感悟與思考作此報(bào)告。

1.土木工程發(fā)展史

1.1 古代土木工程

時(shí)間：公元前150世紀(jì)~17世紀(jì)中葉

特征：使用天然材料；工藝工具簡(jiǎn)易，多以手工和手工工具為主；缺乏理論依據(jù)指導(dǎo)，以經(jīng)驗(yàn)為主。

輝煌成就：房屋建筑方面，北京故宮、意大利比薩大教堂建筑群、法國(guó)巴黎圣母院大教堂、佛羅倫薩教堂、圣彼得大教堂。橋梁建筑方面，咸陽(yáng)渭河橋、趙州橋。水利工程方面，引漳灌鄴工程、都江堰、隋唐大運(yùn)河。高塔工程方面，縣木塔。其他方面，長(zhǎng)城、埃及陵墓建筑群、吉薩金字塔群。

感悟：古代人民用不斷地實(shí)踐與汗水為后人土木工程方面的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)也說(shuō)明古代勞動(dòng)人民 的智慧與勤奮，在科技技術(shù)與工具工藝如此落后的條件下，完成了如此眾多的舉世矚目的成就，這在目前看來(lái)是多么讓人嘆為觀止的壯舉。在前人的努力下，為后人留下了如此多的經(jīng)驗(yàn)與理論總結(jié)，諸如中國(guó)的梁柱結(jié)構(gòu)，古羅馬的穹頂結(jié)構(gòu)，以及后來(lái)的石拱結(jié)構(gòu)等讓人感嘆的建筑結(jié)構(gòu)。

1.2近代土木工程

時(shí)間：17世紀(jì)中葉~二戰(zhàn)結(jié)束

特征：有系統(tǒng)理論支持，由長(zhǎng)期建造經(jīng)驗(yàn)向重視科學(xué)理論兼顧經(jīng)驗(yàn)方向轉(zhuǎn)變；大規(guī)模使用施工機(jī)械，應(yīng)用更有效的施工方法；建筑材料以人造材料為主。

輝煌成就：法國(guó)巴黎埃菲爾鐵塔（1889）、美國(guó)紐約帝國(guó)大廈（1931）、美國(guó)舊金山金門(mén)懸索橋（1937）、美國(guó)胡佛壩（1936）

感悟：科技的進(jìn)步會(huì)推動(dòng)土木工程的變革，材料方面的進(jìn)步促使建筑的性質(zhì)的進(jìn)步，理論的進(jìn)步使更堅(jiān)固的建筑出現(xiàn)，先進(jìn)施工機(jī)械的出現(xiàn)使施工更穩(wěn)定、更高效，先進(jìn)的施工方法的出現(xiàn)使更復(fù)雜、所處環(huán)境更艱巨的建筑被建造，這些進(jìn)步讓各種奇跡般的建筑夢(mèng)幻般的聳立在這個(gè)世界上

1.3 現(xiàn)代土木工程

時(shí)間：二戰(zhàn)結(jié)束至今

特征：土木工程與高新技術(shù)相結(jié)合使施工設(shè)施大型化、交通工程快速化、城市建設(shè)立體化。

輝煌成就：房屋建筑方面，美國(guó)芝加哥西爾斯大廈（1974）、馬來(lái)西亞吉隆坡石油大廈雙塔樓（1996）、中國(guó)上海金茂大廈（1998）、中國(guó)臺(tái)北國(guó)際金融中心（2004）；橋梁工程方面，丹麥大海帶鏈懸索橋（1997）、中國(guó)江陰懸索橋（1999）、法國(guó)諾曼底斜拉橋（1995）、上海楊浦斜拉橋（1993）、日本多多羅斜拉橋（1999）；隧道工程方面，日本青函海底隧道（1985）、英吉利海峽隧道（1999）；軌道工程方面，日本新干線（1984）、上海磁懸浮高速列車(chē)（2004）；水利工程方面，中國(guó)三峽大壩；其他方面，英國(guó)倫敦千年穹頂（1998）、日本福岡體育場(chǎng)（1993）、中國(guó)南京奧林匹克體育中心（2004）、加拿大多倫多電視塔（1976）、中國(guó)東方明珠電視塔（1994）。

感悟：高新技術(shù)的發(fā)展讓我們土木工程的施工質(zhì)量得到了明顯提高，也是其產(chǎn)物變得更豐富多彩，技術(shù)的改善讓土木工程師們有更好的條件來(lái)考慮和處理建筑的美學(xué)問(wèn)題，豐富人們的美感與生活，將人們生活居住的環(huán)境規(guī)劃的更合理更美好。

2.道路工程

2.1 道路發(fā)展史與著名古代道路

魯迅曾說(shuō)過(guò)：“這個(gè)世上本沒(méi)有路，走的人多了，便成了路?！边@邊是路的形成。遠(yuǎn)古時(shí)期，人們對(duì)地面的不斷踐踏，形成了小徑，日積月累便形成了一般的道路。時(shí)間推移，不斷地發(fā)展促使了路的發(fā)展，從最初的小徑到一般道路，在發(fā)展達(dá)馱運(yùn)道，然后衍生出道路的管理體系，后來(lái)出現(xiàn)政府修筑的馳道網(wǎng)，再到震驚中外的絲綢之路，后又開(kāi)始實(shí)行道路保養(yǎng)。又隨著科技的發(fā)展，筑路方式開(kāi)始進(jìn)化，各種筑路方式開(kāi)始出現(xiàn)；與之同時(shí)，筑路材料開(kāi)始變化，由青石板路進(jìn)化到水泥路面，再到瀝青筑路，再到現(xiàn)在各種新興的筑路方式，道路工程發(fā)展到了現(xiàn)代化階段。

再來(lái)說(shuō)說(shuō)古代著名的道路。絲綢之路，這是在漢朝，西漢王派張騫出使西域而開(kāi)辟的一條通道，是橫跨歐亞非大陸的交通干道，對(duì)促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步有著積極地作用，是一條文化與文明的道路。通過(guò)絲綢之路，中國(guó)的絲綢等貨品運(yùn)送至阿拉伯和歐洲地區(qū)，并將四大發(fā)明、鑿井以及種植技術(shù)等中國(guó)傳統(tǒng)文化傳播了出去，與此同時(shí)，通過(guò)這條線路，西方文化也對(duì)中國(guó)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，促進(jìn)了中西方文化交流，使伊斯蘭教、佛教傳入中國(guó)，大大推動(dòng)了科學(xué)文化的進(jìn)步，東西方人民友好往來(lái)奠定了基礎(chǔ)。古羅馬帝國(guó)道路，是羅馬帝國(guó)為維護(hù)帝國(guó)興盛，聯(lián)系各個(gè)地區(qū)所修筑來(lái)維護(hù)自己在該地區(qū)的統(tǒng)治地位的道路，該道路將各個(gè)地區(qū)分成若干部分，形成以羅馬為中心的輻射全國(guó)的道路網(wǎng)。這樣的道路為羅馬帝國(guó)的興盛與戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利提供了交通基礎(chǔ)。由于道路的輝煌發(fā)展，留下了“條條大路通羅馬”的佳話。北美印加帝國(guó)道路，是印加帝國(guó)鞏固和發(fā)展自己的統(tǒng)治而建設(shè)的道路，由于印加帝國(guó)沒(méi)有車(chē)輛，所以這些道路僅僅供步行者和牲畜行走。

2.2 現(xiàn)代道路的發(fā)展

自從汽車(chē)和筑路機(jī)械工業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展，道路在設(shè)計(jì)施工和養(yǎng)護(hù)上得到了發(fā)展。自20世紀(jì)50年代起，世界發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)代化公路交通開(kāi)始迅猛發(fā)展，為了適應(yīng)發(fā)展，在道路修筑方面開(kāi)始向高速公路方向發(fā)展，來(lái)改善和提高道路質(zhì)量，提高運(yùn)輸效率。在不斷的發(fā)展后形成了公路網(wǎng)體系。除了表象上的發(fā)展，筑路方式與理念也開(kāi)始發(fā)生改變。進(jìn)入信息時(shí)代后，隨計(jì)算機(jī)的發(fā)展與進(jìn)步，道路發(fā)展開(kāi)始信息化，一系列的軟件輔助道路設(shè)計(jì)與施工，進(jìn)一步提高了道路設(shè)計(jì)施工的效益與效率。而現(xiàn)代的道路發(fā)展最終是高速公路的發(fā)展，我國(guó)擁有最多的高速公路路線，但是質(zhì)量不比美國(guó)，因?yàn)楫?dāng)美國(guó)已經(jīng)發(fā)展至10車(chē)道以上是，我國(guó)還在4車(chē)道停留。高速公路誕生于德國(guó)，而中國(guó)的第一條高速公路出現(xiàn)在臺(tái)灣?，F(xiàn)如今中國(guó)的高速公路發(fā)展贏得了舉世矚目的成就，18年內(nèi)所修建的高速公路相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)所修建的里程數(shù)。

就目前來(lái)看，全球的城市道路所面臨的問(wèn)題大致有城市運(yùn)力緊張，交通擁堵等問(wèn)題。然而在發(fā)展道路交通時(shí)，還不能忘記發(fā)展與環(huán)境相適應(yīng)的規(guī)則，在筑路時(shí)，不僅要考慮車(chē)輛交通，還要考慮城市管道運(yùn)輸、電力運(yùn)輸、景觀美化與綠化、商業(yè)用途以及車(chē)輛運(yùn)行與行人行走的矛盾等問(wèn)題?，F(xiàn)在有的解決方式有構(gòu)建城市道路系統(tǒng)，發(fā)展城市立體交通以及軌道交通系統(tǒng)等措施。

2.3 感想

社會(huì)國(guó)家的發(fā)展離不開(kāi)道路的發(fā)展，一個(gè)國(guó)家的道路發(fā)展可以來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的發(fā)展水平，但是社會(huì)發(fā)展卻給道路發(fā)展帶來(lái)了挑戰(zhàn)也帶來(lái)了機(jī)遇，解決道路發(fā)展與社會(huì)發(fā)展的矛盾是時(shí)間留給我們土木工程師的責(zé)任。如何將這個(gè)矛盾解決好是一件極有意義的事情。

3.橋梁工程

3.1 中國(guó)橋梁工程的發(fā)展史

古代中國(guó)對(duì)橋梁方面有著諸多的見(jiàn)解與創(chuàng)造性的成就。中國(guó)古代橋梁分為石梁橋、浮橋、石拱橋、伸臂式木梁橋、索橋。我國(guó)最早的石梁橋是鉅橋，建于商代。而由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要使得浮橋的發(fā)展得到了促進(jìn)，浮橋多由數(shù)艘舟船加以竹索或鐵鏈相連，形成通道供人行走。石拱橋的出現(xiàn)是受拱形天然石洞的啟發(fā)，值得驕傲的是我國(guó)隋朝工匠李春在河北趙州所建造的安濟(jì)橋（又名趙州橋）從建成至今已有上千年的歷史，并首創(chuàng)了敞肩圓弧拱式的橋梁結(jié)構(gòu)。我國(guó)工匠獨(dú)創(chuàng)的伸臂式木梁橋和貫?zāi)炯軜蚍ū幻晒跑婈?duì)帶至歐洲，架設(shè)了一座跨越多瑙河的橋梁。由西域的藏、彝等少數(shù)民族對(duì)中國(guó)橋梁歷史的影響，對(duì)中國(guó)首創(chuàng)的索橋起到了重要作用，其中瀘定鐵索橋因紅軍長(zhǎng)征而出名。如此可見(jiàn)古中國(guó)在橋梁方面的顯著成就。但是自15世紀(jì)后，由于西方的文藝復(fù)興和思想啟蒙運(yùn)動(dòng)后，科學(xué)技術(shù)方面為18世紀(jì)英國(guó)工業(yè)革命奠定了基礎(chǔ)，使得橋梁建造方面的進(jìn)步突飛猛進(jìn)，反觀中國(guó)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的閉關(guān)鎖國(guó)政策使得中國(guó)科學(xué)發(fā)展停滯，中國(guó)橋梁衰落。

3.2中國(guó)近現(xiàn)代橋梁的引進(jìn)與發(fā)展

15世紀(jì)的意大利文藝復(fù)興與后來(lái)的思想啟蒙運(yùn)動(dòng)為西方國(guó)家的橋梁發(fā)展提供了充足的理論支持，西方橋梁發(fā)展迅速，并漸漸縮短了與中國(guó)的差距，最終反超中國(guó)。清末，隨著西方列強(qiáng)對(duì)中國(guó)的侵略，使得中國(guó)被迫對(duì)外開(kāi)放，國(guó)內(nèi)資源被掠奪，趁著這個(gè)契機(jī)，大量的建筑理論與體系開(kāi)始流入中國(guó)，西方橋梁技術(shù)被引進(jìn)。同時(shí)，在天津、上海等租界中，西方工程師為了這塊區(qū)域的發(fā)展，開(kāi)始修建橋梁，例如上海的外白渡橋、天津的解放橋、哈爾濱的松花江橋，大大促進(jìn)了中國(guó)近代橋梁的發(fā)展。由于外界的刺激，使得當(dāng)時(shí)的清政府開(kāi)始考慮自己修建橋梁，在借鑒鐵路后，設(shè)計(jì)制造了鋼梁橋，但當(dāng)時(shí)的清政府所修筑的橋梁還是以石拱橋或木橋?yàn)橹鳌?/p>

時(shí)間流逝，到了民國(guó)時(shí)期，在孫中山先生的領(lǐng)導(dǎo)下，受西方教育影響，引進(jìn)了西方近代橋梁技術(shù)，在大量中國(guó)工程師的不懈努力下，大量近代橋梁建筑開(kāi)始出現(xiàn)，引以為豪的是由茅以升先生主持建設(shè)的杭州錢(qián)塘江大橋的建成，不僅讓中國(guó)的橋梁水平大大提高，還向西方列強(qiáng)宣告我中國(guó)也能夠架有高科技含量的橋。在這期間值得提及的一個(gè)人是羅英，他曾為了抗戰(zhàn)，炸毀了自己的橋，在抗戰(zhàn)勝利后，領(lǐng)導(dǎo)各地的交通建設(shè)，解放后，為新中國(guó)的建設(shè)、為中國(guó)的橋梁建設(shè)做出了突出的貢獻(xiàn)。隨著國(guó)家的進(jìn)步，各地開(kāi)設(shè)高等教育院校，更多的土木工程師出現(xiàn)并奔赴國(guó)家需要建設(shè)的地方，促進(jìn)國(guó)家發(fā)展。在一些偏遠(yuǎn)的西部地區(qū)，一些土木工程師撒著汗水的建設(shè)祖國(guó)。

緊接著，隨著中國(guó)的解放和新中國(guó)的成立，在蘇聯(lián)專家的幫助下，架橋技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，先是武漢長(zhǎng)江大橋的建成，成為了新中國(guó)橋梁史上的里程碑，由于資金與鋼材的匱乏，此時(shí)的橋依舊是以石拱橋?yàn)橹?。后?lái)斜拉橋技術(shù)進(jìn)入中國(guó)，我國(guó)開(kāi)始嘗試建造斜拉橋。在山城重慶，重慶長(zhǎng)江大橋的出現(xiàn)大大標(biāo)志著中國(guó)橋梁建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。

3.3 中國(guó)現(xiàn)代橋梁發(fā)展

在中國(guó)橋梁技術(shù)被外國(guó)趕超后，經(jīng)過(guò)中國(guó)國(guó)人的努力，終于一步一步的到達(dá)了一個(gè)高度。改革開(kāi)放后，從國(guó)外引進(jìn)和學(xué)習(xí)的技術(shù)開(kāi)始得到應(yīng)用和實(shí)施，從中國(guó)第一座斜拉橋——四川云陽(yáng)湯溪河橋的建成，到上海南浦大橋的建成僅僅是20年的間隔。各種新型的橋型開(kāi)始出現(xiàn)，修建技術(shù)不斷提高，修建方式也不斷成熟，一座座他人不能想象的橋梁開(kāi)始建起，諸如上海盧浦大橋、東海大橋、潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋等等。

3.4 感悟

中國(guó)橋梁的發(fā)展從輝煌到衰敗，再?gòu)乃∫徊揭徊降南蛏吓实?，到達(dá)目前的水平，這反映了中國(guó)國(guó)人不屈不撓、勇于挑戰(zhàn)的精神。一個(gè)國(guó)家橋梁的發(fā)展?fàn)顩r是可以衡量一個(gè)國(guó)家科技、經(jīng)濟(jì)和人民精神的水平的，同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的表現(xiàn)。在古中國(guó)，橋梁的輝煌使得中國(guó)成為那師的超級(jí)大國(guó)，被外國(guó)尊稱為天朝。當(dāng)中國(guó)架橋技術(shù)開(kāi)始落后時(shí)，中國(guó)便經(jīng)歷了自存在以來(lái)的恥辱，被外國(guó)人蹂躪，蠶食著這塊土地。而現(xiàn)在的中國(guó)橋梁的發(fā)展，使得中國(guó)再次登上世界強(qiáng)國(guó)的位置，稱為世界大國(guó)。由此可見(jiàn)，橋梁的發(fā)展是一件十分不同的事情，它關(guān)系著國(guó)家的發(fā)展與未來(lái)。

4.巖土、隧道及地下工程

4.1 巖土工程史

在土木工程中，修筑任何一個(gè)工程都是不能離開(kāi)巖土工程的，迄今為止最早的與巖土工程相關(guān)的遺址可能是我國(guó)北京周口店發(fā)現(xiàn)的“北京猿人”洞穴。可想而知，遠(yuǎn)古人類(lèi)已經(jīng)開(kāi)始接觸巖土工程，巖土工程是多么重要。人類(lèi)不斷發(fā)展，一些淺顯的巖土工程開(kāi)始路出雛形，出現(xiàn)了一些簡(jiǎn)易的巖土處理辦法。距今1300多年的由李春主持修建的趙州石拱橋能完好無(wú)損的保存至今并依舊能用的原因之一就是地基處理非常合理。古代的一些建筑至今保存良好，如胡夫金字塔、萬(wàn)里長(zhǎng)城等，原因有一即為巖土工程的完美應(yīng)用。巖土工程幫助隋朝人民修筑了大運(yùn)河。在科技的不斷發(fā)展下，巖土工程的理論開(kāi)始漸漸建立，方式方法得到創(chuàng)新和改善，用于巖土工程的材料也越來(lái)越豐富。特別是在歐洲工業(yè)革命與第二次工業(yè)革命后，巖土力學(xué)的萌芽與發(fā)展促使巖土工程向正規(guī)化、科學(xué)化發(fā)展，拜托了以前的憑工匠的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷的窘境。各種新式打樁方式、輔助工具、新型理念的出現(xiàn)更進(jìn)一步的推進(jìn)了巖土工程的發(fā)展，使得近現(xiàn)代的地基等建筑基礎(chǔ)設(shè)施變得更為堅(jiān)固可靠。進(jìn)入信息化時(shí)代后，有了計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件的出世，使得巖土工程發(fā)展得越來(lái)越成熟與完善。

隨城市向大型化、高速化、工業(yè)生產(chǎn)化發(fā)展，越來(lái)越多的廢物開(kāi)始對(duì)環(huán)境造成了污染，各種垃圾填埋場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生，巖土工程的發(fā)展在垃圾處理上得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

4.2 隧道與地下工程發(fā)展史

在遙遠(yuǎn)的古代，人們就開(kāi)始嘗試挖掘地下工程，但由于工具的貧乏，大多數(shù)都是依靠手工或簡(jiǎn)單機(jī)械來(lái)完成。在黃土高原上的人們?yōu)榱藶樽约簞?chuàng)造居住環(huán)境，創(chuàng)造了窯洞，可謂是人的智慧是無(wú)窮無(wú)盡的。在古中國(guó)，各種地下工程的修建彰顯了當(dāng)時(shí)中國(guó)的強(qiáng)大，建于公元前的兵馬俑坑群的規(guī)模之大，讓人驚嘆；龍門(mén)石窟、莫高窟等佛教地下工程的出現(xiàn)說(shuō)明了當(dāng)時(shí)中國(guó)的地下工程應(yīng)用之廣泛；被稱為地下長(zhǎng)城的地下水利系統(tǒng)——坎兒井，說(shuō)明了我國(guó)少數(shù)民族的智慧與創(chuàng)造能力。工業(yè)革命后，隨著大量高效能的機(jī)械設(shè)備的出現(xiàn)，使得地下工程的施工方式發(fā)生了改變，不在是以人力為首要條件，相反伴隨著這些高效能機(jī)械的出現(xiàn)，人們開(kāi)始樂(lè)此不疲的修筑原來(lái)艱難的工程。而此時(shí)，原本幾乎不可能的隧道開(kāi)始出現(xiàn)，用于交通運(yùn)輸和人防工事?？萍嫉倪M(jìn)步同樣推動(dòng)了隧道與地下工程的發(fā)展。施工方式與理念的改變是讓隧道與地下工程飛速發(fā)展的重要原因。施工技術(shù)的不斷進(jìn)化，讓隧道與地下工程開(kāi)始得到人民重視。在人們的不斷創(chuàng)新下，新技術(shù)不斷產(chǎn)生，從傳統(tǒng)礦山法到隧道掘進(jìn)機(jī)方法，再到盾構(gòu)法，沉管法。這些方式方法的出現(xiàn)使得隧道開(kāi)始大眾化，使用開(kāi)始廣泛化。在我國(guó)抗日戰(zhàn)爭(zhēng)中，這種方法就曾用于戰(zhàn)爭(zhēng)中，最典型的是地道戰(zhàn)。中國(guó)第一條鐵路：京張鐵路就穿越了八達(dá)嶺隧道?，F(xiàn)在各種跨海隧道屢見(jiàn)不鮮，而科技的推動(dòng)力同樣體現(xiàn)在這里。施工方法更多，例如新奧法、明挖法、蓋挖法等?，F(xiàn)如今，各大城市開(kāi)始發(fā)展立體交通，其中隧道與地下工程開(kāi)始大展神威，不僅供車(chē)輛行駛使用，更有供城市軌道交通使用，因此城市的建設(shè)是不能離開(kāi)隧道與地下工程的?，F(xiàn)代化的商業(yè)區(qū)已經(jīng)開(kāi)始逐漸向地下發(fā)展，因此地下工程又有了用武之地，立體的商業(yè)設(shè)施已經(jīng)成為了城市發(fā)展的需要，是解決城市用地緊張的方法，并且有助于城市美觀建設(shè)。城市地下綜合交通樞紐也是一個(gè)地下工程的舞臺(tái)，這可以解決城市地面交通運(yùn)力緊張，交通擁堵，人們出行困難的問(wèn)題。

4.3 隧道與地下工程的發(fā)展展望

隧道與地下工程的發(fā)展趨勢(shì)是良好的，因?yàn)榘l(fā)展過(guò)程中總需要交通，而有交通的地方就免不了有隧道的建設(shè)，而現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)入地下，地下工程的發(fā)展也會(huì)得到促進(jìn)。地鐵與軌道工程

5.1 地鐵與軌道工程發(fā)展史

在16世紀(jì)的歐洲，采礦業(yè)為運(yùn)輸所開(kāi)的礦石，執(zhí)照了軌道，通過(guò)人力或牲畜來(lái)驅(qū)動(dòng)礦車(chē)沿軌道行駛。在1781年，火車(chē)先驅(qū)喬治.斯蒂芬森出生于一個(gè)英國(guó)礦工家庭，直到18歲時(shí)，他還是一個(gè)文盲。他不管別人的嘲笑，與七八歲的孩子一起坐在課堂里學(xué)習(xí)。1810年，他開(kāi)始著手制造蒸汽機(jī)車(chē)。1817年，斯蒂芬森決定自己主持修建從利物浦到曼徹斯特的鐵路線上完全用蒸汽機(jī)車(chē)承擔(dān)運(yùn)輸任務(wù)?？墒?，保守的鐵路擁有者卻懷疑蒸汽機(jī)車(chē)的能力。斯蒂芬森為了讓人們充分相信并肯定火車(chē)的性能，制造出了性能更加良好的“火箭號(hào)”機(jī)車(chē)。這種機(jī)車(chē)的卓越表現(xiàn)終于讓?xiě)岩烧弑尪淖兞藨B(tài)度，利物浦--曼徹斯特鐵路就因此成為世界上第一條完全靠蒸汽機(jī)運(yùn)輸?shù)蔫F路線。軌道因此得到了巨大的發(fā)展。100多年后，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)車(chē)的效率低，污染大，耗能高等大量缺點(diǎn)時(shí)，蒸汽機(jī)車(chē)逐漸被電力機(jī)車(chē)和柴油機(jī)車(chē)所取代。并從此，世界進(jìn)入了鐵路時(shí)代。反觀近代中國(guó)，清政府在全球發(fā)展鐵路時(shí)大力阻撓，使得中國(guó)的鐵路發(fā)展受到了前所未有的挫折。后在西方列強(qiáng)的打擊下，中國(guó)才開(kāi)始漸漸嘗試修建鐵路。其中，里程碑的鐵路——京張鐵路，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的第一條鐵路，證明了中國(guó)不僅能用自己的力量修建這一條被國(guó)外批為天險(xiǎn)且斷言不可能建造鐵路的線路，而且可以花錢(qián)少、質(zhì)量好、完工快的完成它。京張鐵路為中國(guó)人漲了志氣，證明中國(guó)人并不傻。到了民國(guó)時(shí)期，在國(guó)民政府的指導(dǎo)下，我國(guó)鐵路水平得到了提高。新中國(guó)建立后，在國(guó)家的大力支持下，鐵路事業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，修了穿越修路禁區(qū)的成昆鐵路，開(kāi)發(fā)了世界第一快的高鐵，建設(shè)了入藏的青藏鐵路。當(dāng)然國(guó)外也有很多的發(fā)展，例如日本的新干線的建成。并且科技技術(shù)方面也有了突破，磁懸浮技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著軌道的形式開(kāi)始多樣化，并向城市化服務(wù)?，F(xiàn)在城市軌道交通工程已經(jīng)開(kāi)始在各個(gè)城市興起，城市軌道交通具有運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)點(diǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和用地等特點(diǎn)。世界各國(guó)普遍認(rèn)識(shí)到：解決城市的交通問(wèn)題的根本出路在于優(yōu)先發(fā)展以軌道交通為骨干的城市公共交通系統(tǒng)。與常規(guī)公共交通相比，城市軌道交通由于運(yùn)行在專用行車(chē)道上，不受其他交通工具干擾，也不影響其他交通工具的運(yùn)行，車(chē)輛有較高的運(yùn)行速度，有較高的啟、制動(dòng)加速度，多數(shù)采用高站臺(tái)，列車(chē)停站時(shí)間短，上下車(chē)迅速方便，而且換乘方便，從而可以使乘客較快地到達(dá)目的地，縮短了出行時(shí)間。并且由于軌道交通設(shè)施運(yùn)行在不受其他交通工具干擾的線路上，城市軌道車(chē)輛具有較好的運(yùn)行特性，車(chē)輛、車(chē)站等裝有空調(diào)、引導(dǎo)裝置、自動(dòng)售票等直接為乘客服務(wù)的設(shè)備，城市軌道交通具有較好的乘車(chē)條件，其舒適性優(yōu)于公共電車(chē)、公共汽車(chē)。線路的獨(dú)立與先進(jìn)的通訊信號(hào)設(shè)備，再加之先進(jìn)的調(diào)度與管理系統(tǒng)，使得軌道交通越來(lái)越受各大城市的歡迎。如今，世界各個(gè)大型城市開(kāi)始建設(shè)軌道交通設(shè)施，以減輕城市交通運(yùn)力的緊張，交通擁擠，出行不便，同時(shí)也往低碳節(jié)能方面發(fā)展。

5.2 城市軌道交通工具的發(fā)展

城市的交通一直以來(lái)是各個(gè)國(guó)家關(guān)心的方面，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，一個(gè)城市的發(fā)展與興盛于交通是分離不開(kāi)的，例如我國(guó)北京、上海、重慶，美國(guó)紐約，日本東京、英國(guó)倫敦。當(dāng)一個(gè)城市的交通發(fā)展不僅僅是傳統(tǒng)交通方面的發(fā)展，現(xiàn)如今，軌道交通對(duì)解決城市交通問(wèn)題方面的特殊功能，使得軌道交通的發(fā)展遇見(jiàn)了前所未有的機(jī)遇。從第一代城市軌道交通工具——有軌電車(chē)的出現(xiàn)，標(biāo)志著軌道交通走向城市化、大眾化的發(fā)展道路。在中國(guó)最早出現(xiàn)有軌電車(chē)的上海，曾為中國(guó)最為繁榮的城市。當(dāng)時(shí)只要擁有有軌電車(chē)的城市，都是數(shù)一數(shù)二的高端城市。地鐵的出現(xiàn)開(kāi)始正式的宣布軌道交通開(kāi)始向大型化發(fā)展，由于地鐵具有運(yùn)量大、建設(shè)快、安全、準(zhǔn)時(shí)、節(jié)省能源、不污染環(huán)境、節(jié)省城市用地的優(yōu)點(diǎn)，也為各大城市所動(dòng)容，紛紛開(kāi)始修建地鐵來(lái)滿足城市交通需求，減輕傳統(tǒng)運(yùn)輸方式的壓力。在重慶，第一條現(xiàn)代化軌道交通設(shè)施是輕軌（暨高架跨座式獨(dú)軌列車(chē)），輕軌的出現(xiàn)代表著城市軌道交通向多元化發(fā)展。上海磁懸浮列車(chē)也是我國(guó)軌道交通發(fā)展的一個(gè)里程碑。如今，中國(guó)的大型城市開(kāi)始建設(shè)軌道交通網(wǎng)絡(luò)，來(lái)滿足城市交通的發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)速率，提高社會(huì)效率。

5.3 軌道交通的發(fā)展與前景

由于社會(huì)在發(fā)展，城市交通會(huì)越來(lái)越繁忙，若不解決城市發(fā)展于交通運(yùn)力的矛盾，不僅會(huì)造成城市宜居度下降，還會(huì)阻礙城市發(fā)展，因此越來(lái)越多的城市會(huì)將發(fā)展軌道交通作為促進(jìn)城市交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方式，而又因?yàn)槿藗儗?duì)生活水平的重視，未來(lái)軌道交通可能會(huì)向廣泛化、高速化、多樣化、高效化發(fā)展，與此同時(shí)，城市軌道交通也會(huì)向提高運(yùn)行舒適度，降低能耗的方向發(fā)展。隨著軌道交通的發(fā)展，必將帶領(lǐng)城市發(fā)展向天空和地下，并促進(jìn)地下工程、隧道工程等更多的土木工程發(fā)展。然而由于軌道工程的高速化發(fā)展，土木工程對(duì)精度的要求大大提高，使得交通工具和基礎(chǔ)設(shè)施之間系統(tǒng)動(dòng)力和高精度的變形控制問(wèn)題產(chǎn)生，需要更多的理論來(lái)支持。

5.4 感言

軌道交通工程的出現(xiàn)推動(dòng)社會(huì)向高速化發(fā)展，使人類(lèi)發(fā)展速率大大提高，所以對(duì)于軌道交通，我們應(yīng)該大力支持，為中國(guó)的復(fù)興提供幫助。加之地鐵與軌道工程是我本人的主修專業(yè)與重慶近幾年的軌道交通事業(yè)的發(fā)展，我可以說(shuō)是對(duì)軌道交通工程的未來(lái)是無(wú)限憧憬的，至于我國(guó)軌道交通發(fā)展能達(dá)到什么樣的水平，這個(gè)是我們這一代土木人的責(zé)任與義務(wù)。土木工程材料

6.1 古代土木工程時(shí)期的原始材料

6.1.1 木材

古代，遠(yuǎn)古人類(lèi)用樹(shù)木與加工的石塊綁在一起制成工具使用，后來(lái)木材成為重要能源，隨著人類(lèi)進(jìn)化，人們懂得了用木材建造居所，后來(lái)更多的建材的出現(xiàn)，為緩和建筑對(duì)人的親和感，木材往往與其他建材以起進(jìn)行建造。但是因?yàn)橥聊窘ú牟粩喟l(fā)展，木材使用率開(kāi)始下降，但其優(yōu)于其他建材的方面卻沒(méi)有被人遺忘。

6.1.2 石材

石材是人類(lèi)發(fā)展史上最早的建材，由于其品種繁多，資源豐富，受到各個(gè)時(shí)期人們的喜愛(ài)。隨后鐵器的出現(xiàn)更是加快了人們對(duì)石材的應(yīng)用，很多的古代建筑就是由石材所建，雖然石材有著笨重不易加工的劣勢(shì)，但當(dāng)設(shè)計(jì)妥當(dāng)，用石材所建的建筑結(jié)構(gòu)美觀，使用壽命長(zhǎng)。如今，石材更是室內(nèi)外裝修設(shè)計(jì)的常用材料，美化裝飾著我們的居住環(huán)境。

6.1.3 石灰

火的利用促進(jìn)了石灰的發(fā)明，人們用石灰作為粘合劑來(lái)建造建筑，加固地基，粉飾墻面地面。我國(guó)著名的明長(zhǎng)城的粘合劑就是石灰。隨著社會(huì)進(jìn)步，由于石灰和新型的建材相比，其強(qiáng)度、耐水性和抗腐蝕性的弱勢(shì)導(dǎo)致石灰的使用進(jìn)入了低谷。但是現(xiàn)在，石灰還是廣泛使用于建筑裝修、路基處理等。

6.1.4 石膏

由于熟石膏加水?dāng)嚢韬蟮挠不俾屎芸?，將其加入施工過(guò)程作為粘結(jié)劑可以大大提高施工效率。又由于石膏的吸濕性，石膏制品往往對(duì)室內(nèi)空氣濕度調(diào)節(jié)有著一定的作用，被稱為“適度調(diào)節(jié)材料”。如今，石膏廣泛用于吊頂石膏板和石膏隔墻板的生產(chǎn)。

6.1.5 磚瓦

商代，中國(guó)開(kāi)始了建筑陶器的燒造與使用。最興盛是在秦漢時(shí)期，此時(shí)的磚瓦有著“秦磚漢瓦”之稱。由于磚瓦建筑靈活方便，建造的建筑冬暖夏涼，防火能力強(qiáng)，受到我國(guó)人民的追捧。但是由于傳統(tǒng)磚瓦的制造會(huì)排出大量有害氣體和粉塵，傳統(tǒng)磚瓦開(kāi)始被現(xiàn)代化的建材代替?？墒沁€是不能忘記磚瓦為我國(guó)建筑事業(yè)所帶來(lái)的貢獻(xiàn)。

6.2近代土木工程中的人造材料

6.2.1 水泥與混凝土

水泥的出現(xiàn)是由于為尋找抗海水侵蝕的材料和建造耐久的燈塔，由史密頓發(fā)明，后經(jīng)不斷改進(jìn)與發(fā)展，出現(xiàn)了近代的水泥?；炷潦怯晒帕_馬人發(fā)明來(lái)修筑建造。這些建材的出現(xiàn)使得建筑開(kāi)始多元化發(fā)展。

6.2.2 鋼

鋼材的出現(xiàn)為近代土木工程創(chuàng)建了更多的使用材料，由于煉鋼技術(shù)的不斷完善，鋼結(jié)構(gòu)的建筑開(kāi)始出現(xiàn)，也為人類(lèi)的建筑美學(xué)提供了新方向。

6.2.3 鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土

科技的發(fā)展將近代出現(xiàn)的混凝土與鋼材結(jié)合，形成了鋼筋混凝土。鋼筋混凝土的出現(xiàn)時(shí)現(xiàn)代建筑材料的歷史性的突破，鋼筋來(lái)彌補(bǔ)混凝土抗拉伸能力弱的缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土出現(xiàn)。由于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的誕生，使得建筑更為堅(jiān)固，甚至可以避免裂縫的產(chǎn)生。從此，土木工程材料開(kāi)始被鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土占據(jù)。

6.3 現(xiàn)代土木工程的高性能材料

6.3.1 高效能結(jié)構(gòu)鋼

與傳統(tǒng)鋼材相比，高效能結(jié)構(gòu)鋼在強(qiáng)度、可焊性等方面有著不同程度的改善。為當(dāng)今土木工程在某些極端需求提供了幫助。

6.3.2 高性能復(fù)合材料與高強(qiáng)高性能混凝土

玻璃鋼（玻璃纖維增強(qiáng)塑料）是最早的復(fù)合材料，但社會(huì)的進(jìn)步，玻璃鋼已不能滿足現(xiàn)如今的需求，因此各種高性能復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。

高強(qiáng)高性能混凝土的出現(xiàn)也是為了應(yīng)時(shí)代需求，滿足更現(xiàn)代化的高難度工程而制造的一類(lèi)材料。在各項(xiàng)性能上，都多少優(yōu)于傳統(tǒng)混凝土。在如今的建筑需求下，是一類(lèi)功能多樣、品種繁多的建材。

6.4 未來(lái)的新材料 未來(lái)的材料發(fā)展會(huì)向著更多的方面發(fā)展，諸如韌性抗裂材料、綠色環(huán)保型材料等功能強(qiáng)大的材料。而更多的是隨著社會(huì)發(fā)展需求而言所探索出的新建材。讀書(shū)報(bào)告

對(duì)于一個(gè)土木人而言，不知土木工程的發(fā)展與演變是可悲的。一個(gè)不了解土木工程歷史的土木人是不合格的，因?yàn)閷?duì)于一個(gè)土木人，了解自己專業(yè)的過(guò)去有利于自己為自己將來(lái)能在自己專業(yè)上能做些什么是有極大的幫助的。從書(shū)中我了解了土木工程的發(fā)展，知道了人類(lèi)為了改造這個(gè)世界，為了有一個(gè)適合自己的環(huán)境居住而出現(xiàn)的土木工程，了解了土木工程在人類(lèi)生活中起到的不可磨滅的作用。讓我明白了自己為什么要學(xué)這個(gè)專業(yè)，為什么要讓自己走進(jìn)這個(gè)領(lǐng)域去探索。作為一名準(zhǔn)土木工程師，我將要在這個(gè)領(lǐng)域干些什么，《土木工程概論》給我提供了答案。我將在這片領(lǐng)域中發(fā)揮自己的能力，為世界的土木工程史留下屬于自己的一頁(yè)。我所在的地鐵與軌道工程是我校的一個(gè)新成立不久的專業(yè)，但是我有信心在這個(gè)專業(yè)中展現(xiàn)自己的才華，為我國(guó)甚至世界的軌道交通事業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。對(duì)于《土木工程概論》這本書(shū)，我認(rèn)為是任何一個(gè)土木工程師的必讀的書(shū)，可能這本書(shū)剛讀起來(lái)有些無(wú)聊，但是當(dāng)自己開(kāi)始被書(shū)中的歷史所吸引時(shí)，就覺(jué)得土木工程是一件多么偉大的工程啊，人類(lèi)的發(fā)展是不能離開(kāi)土木工程的輔助的。若是沒(méi)有了土木工程，人類(lèi)此時(shí)還是居住在天然的山洞中，過(guò)著原始人一樣的生活。

然而對(duì)于土木工程，在讀書(shū)后我又有了新的見(jiàn)識(shí)，土木工程不僅僅是修修房子，鋪鋪路，架一座橋或是鋪設(shè)一段鐵軌，而是一門(mén)集美學(xué)、社會(huì)學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等為一體的綜合性學(xué)科，是人類(lèi)發(fā)展道路上的鋪路器。

社會(huì)的發(fā)展對(duì)于土木工程師而言，是一把雙刃劍，它提供給了土木工程師更新的技術(shù)和理念，但也給土木工程師帶來(lái)了挑戰(zhàn)，例如在建設(shè)過(guò)程中的污染問(wèn)題。然而如何去處理這種矛盾成為我們這一代既迫在眉睫又不可避免的責(zé)任。

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