1、1土木工程概论土木工程概论 主主 讲讲 人：人： 李果（博士李果（博士 副教授）副教授） 中国矿业大学力建学院建筑工程系中国矿业大学力建学院建筑工程系学时学时/学分：学分： 32/2 E mail ： Cell phone: 15150030916 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 2前言l学习意义学习意义l学习方法学习方法理论与实践相结合开拓视野，扩大知识面和阅读面l课程考核：课程考核：成绩按课程论文课程论文成绩和平时成绩平时成绩综合评定，其中论文成绩占70%，平时成绩占30%。l答疑：答疑： 结构实验室三北五（文昌校区）。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 3
2、土木工程概论课程论文要求 l论文相关内容论文相关内容 围绕感兴趣的土木工程领域的一个问题一个问题，发表一个观点一个观点，阐述一下理由一下理由，得出一个结论一个结论。l课程论文要求：课程论文要求：在上述要求的范围内，广泛搜集资料，在此基础上就某一问题进行思考，对这一问题产生的原因和可能的解决途径提出自己的看法和合理的建议；按正式出版科技论文的格式，包括：题目、姓名班级学号、摘要、关键词、正文、参考文献等内容；字数要求3000字左右，不少于2500字。l提交提交课程结束后2周交上来。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 4评价标准：优秀（85以上）：论文内容新颖，数据翔实，有自己的观点
3、且观点正确，结论合理；阅读广泛，具体参考文献数目大于10篇（最好能有外文参考文献）；语言通顺，文理清晰；字数在3500以上；良好（75-85）：论文内容新颖，数据翔实，有自己的一定观点；阅读广泛，具体参考文献数目大于8篇；语言通顺，文理清晰；字数在3000以上；中等（65-75）：论文内容较新颖，数据较翔实；阅读广泛，具体参考文献数目大于6篇；语言通顺，文理清晰；字数在3000以上；及格（60-65）：论文内容一般；阅读较广泛，具体参考文献数目大于4篇；语言基本通顺，文理基本清晰；字数在2500以上；不及格（60以下）：论文内容空洞；阅读面较窄；语言晦涩，文字潦草；字数在2500以下；中国矿业
4、大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 5课外阅读书目l刘伯权刘伯权 主编主编. 土木工程概论土木工程概论. 北京北京:科学出版社科学出版社,2009 l贾正甫贾正甫 李章政李章政 主编主编. 土木工程概论土木工程概论. 四川大学出版社四川大学出版社,2006.9l陈守兰陈守兰 主编主编. 土木工程施工技术土木工程施工技术. 北京北京:科学出版社科学出版社,2010 l柯昌君柯昌君, 马可栓马可栓 主编主编. 土木工程材料土木工程材料. 北京北京:科学出版社科学出版社,2010 l金伟良金伟良 赵羽习赵羽习 著著. 混凝土结构耐久性混凝土结构耐久性. 北京北京 科学出版社科学出版社, 200
5、2.9.l建筑施工、工业建筑、建筑技术、建筑结建筑施工、工业建筑、建筑技术、建筑结构、建筑师、建筑结构学报、土木工程学报、构、建筑师、建筑结构学报、土木工程学报、建筑经济、建设监理及各大学学报等期刊。建筑经济、建设监理及各大学学报等期刊。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 6目 录l第一章第一章 综述综述l第二章第二章 工程材料工程材料l第三章第三章 土木工程的基本结构形式土木工程的基本结构形式l第四章第四章 土木工程与工程结构土木工程与工程结构l第五章第五章 土木工程荷载土木工程荷载l第六章第六章 基础工程基础工程l第七章第七章 结构的使用性和耐久性结构的使用性和耐久性l第八章
6、第八章 数学和力学与土木工程数学和力学与土木工程l第九章第九章 抗震结构工程抗震结构工程l第十章第十章 工程事故和工程加固以及房屋增层工程事故和工程加固以及房屋增层中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 91 土木工程基本概念一 定义 1. 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建设在地上、地下、水中的各类工程设施；也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术活动。 2 土木工程英语为”Civil Engineering”，直译是民用工程。 3 英语的民用工程”Civil Engineering” ，怎么会译成土木工程 呢? 中国矿业
7、大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 10二 分类l1. 地上地上：房屋建筑工程，：房屋建筑工程，道路工程，铁路工程，桥道路工程，铁路工程，桥梁工程，给排水工程，机场工程梁工程，给排水工程，机场工程l2. 地下地下：隧道工程：隧道工程 ，矿山工程，陵墓，矿山工程，陵墓l3. 水中水中：水利工程（水利工程（运河、大坝、水库等运河、大坝、水库等），港口），港口工程，海洋工程。工程，海洋工程。 房屋建筑房屋建筑水利工程水利工程道路工程道路工程中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 11三、应用范围土木工程的范围土木工程的范围: : 非非常广泛，与人们常广泛，与人们的的衣、食、住、衣、食
8、、住、行行和各种和各种工业生工业生产产息息相关。息息相关。土木工程专业学习的土木工程专业学习的核心内容核心内容：各种：各种土木工程设施的土木工程设施的规划、勘测、设规划、勘测、设计、施工、管理计、施工、管理和维修和维修。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 12四、土木工程的基本属性l1.社会性：社会性： （1）任何个人和社会团体都离不开它； （2）随不同的社会历史时期的科学技术和管理水平而发展；l2.综合性：综合性： 多学科、多工种、多种技术和材料的综合；l3.实践性：实践性： 经验的重要性、对实践的依赖性。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 132 2 土木工程发
9、展历史土木工程发展历史一一 古代土木工程古代土木工程二二 近代土木工程近代土木工程三三 现代土木工程现代土木工程中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 141.1.时间跨度时间跨度- -旧石器时代旧石器时代（公元前（公元前50005000年起）年起）- -1717世纪中世纪中叶，没有设计理论，靠经验，材料自然，工具简单叶，没有设计理论，靠经验，材料自然，工具简单2.2.古代土木工程几种典型的古代土木工程几种典型的结构形式结构形式- -砖、石、木砖、石、木。3.3.中西古建筑之特点：中西古建筑之特点：中国中国多以多以木木构架加砖墙为主，而构架加砖墙为主，而西方西方大多是大多是砖石砖石结
10、构。结构。 原因是什么？原因是什么？4.4.代表性工程介绍代表性工程介绍 ( (建筑建筑) ) 应县木塔，佛光寺祖师塔应县木塔，佛光寺祖师塔 ( (水利水利) ) 都江堰水利工程都江堰水利工程一 古代土木工程中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 15古代土木工程-山西应县木塔山西应县木塔 应县木塔应县木塔位于山西省位于山西省应县西街北侧，建于公元应县西街北侧，建于公元10561056年，因塔身全部用年，因塔身全部用木木质质构成，俗称木塔。构成，俗称木塔。塔为塔为楼阁式楼阁式，用，用优质优质松木松木建成，建成，高高6666米米，底层，底层直径直径3030米，平面呈八角形。米，平面呈八
11、角形。塔刹高塔刹高1010米，结构设计精米，结构设计精巧，具有抗震、防灾、防巧，具有抗震、防灾、防火和防雷能力，保存至今火和防雷能力，保存至今已近千年，国内外现存已近千年，国内外现存最最古老最高大的木结构塔式古老最高大的木结构塔式建筑建筑 。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 16古代土木工程-山西佛光寺祖师塔山西佛光寺祖师塔在山西省五台县在山西省五台县五台五台山山的佛光寺内。祖师的佛光寺内。祖师塔建于塔建于北魏北魏孝文帝时孝文帝时期（公元期（公元471-499471-499年），年），是创建佛光寺的是创建佛光寺的初祖初祖禅师的墓塔禅师的墓塔，塔身用，塔身用青砖青砖砌成砌成, ,
12、高约八米高约八米, ,呈六角平面，呈六角平面，砖结构砖结构。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 17古代土木工程-万里长城万里长城 始建始建于于20002000多年前的多年前的春秋战国时期春秋战国时期，最初用粘土和乱石，最初用粘土和乱石建造，秦朝统一中国之后联成万里长城。汉、建造，秦朝统一中国之后联成万里长城。汉、明两代又曾大明两代又曾大规模修筑规模修筑，世界奇迹世界奇迹。 长城是为了防备北方游牧民族的工事。长城是为了防备北方游牧民族的工事。两道平行的城墙两道平行的城墙，中间用土填满、夯实中间用土填满、夯实。主要用。主要用砖石砌筑砖石砌筑中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑
13、工程学院 18古代土木工程-埃及金字塔埃及金字塔 金字塔是古埃及的国王法老的金字塔是古埃及的国王法老的陵墓陵墓。其中，。其中，胡夫的金字塔规模最大，胡夫的金字塔规模最大，建筑技巧高超建筑技巧高超。塔身的石块之间，没有任何水泥之类的粘着物，而是一。塔身的石块之间，没有任何水泥之类的粘着物，而是一块石头叠在另一块石头上。每块石头都磨得很平，至今已历时数千年，块石头叠在另一块石头上。每块石头都磨得很平，至今已历时数千年，人们也人们也很难很难用一把锋利的用一把锋利的刀刃插入石块之间刀刃插入石块之间的缝隙，所以能历数千年而的缝隙，所以能历数千年而不倒，这不能不说是建筑史上的奇迹。不倒，这不能不说是建筑史
14、上的奇迹。巨石结构巨石结构中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 19古代土木工程-都江堰水利工程都江堰水利工程中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 20古代土木工程-都江堰水利工程都江堰水利工程l公元前公元前256公元前公元前251年，秦国蜀郡太守李冰父子率年，秦国蜀郡太守李冰父子率众修建；世界上最长的无坝引水枢纽；众修建；世界上最长的无坝引水枢纽；l由鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三部分组成。鱼嘴起分流和由鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三部分组成。鱼嘴起分流和减灾作用，将岷江分为内外江；飞沙堰起泄洪、排砂减灾作用，将岷江分为内外江；飞沙堰起泄洪、排砂作用；宝瓶口起分流和灌溉作用。作用；宝
15、瓶口起分流和灌溉作用。l鱼嘴，利用装满卵石的竹笼堆放在江心形成的狭长小鱼嘴，利用装满卵石的竹笼堆放在江心形成的狭长小岛，形似鱼嘴，江水流经鱼嘴，便被分为内外江。岛，形似鱼嘴，江水流经鱼嘴，便被分为内外江。l飞沙堰的设计利用了飞沙堰的设计利用了“回旋流回旋流”理论，溢洪道前修有理论，溢洪道前修有弯道，江水溢洪流经这里会形成环流，从而将泥沙携弯道，江水溢洪流经这里会形成环流，从而将泥沙携裹带入外江，这样就不会淤塞内江和宝瓶口水道。裹带入外江，这样就不会淤塞内江和宝瓶口水道。l宝瓶口，宽宝瓶口，宽13.3m、宽、宽26.6m、高、高53.3m，在玉垒山，在玉垒山凿出的山口，形似瓶口。凿出的山口，形似
16、瓶口。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 21古代土木工程-京杭大运河京杭大运河我国的京杭大运河北起我国的京杭大运河北起北北京京，南，南到杭州到杭州，流经冀、鲁、，流经冀、鲁、苏、浙苏、浙四省四省，沟通海、河、，沟通海、河、淮、长江、钱塘江淮、长江、钱塘江五大水系五大水系, ,全长全长1,7941,794千米千米，是，是世界最世界最长的人工河长的人工河。长度居世界第长度居世界第三的苏伊士运河，只有它的三的苏伊士运河，只有它的1 11010。这段运河开凿至今已有这段运河开凿至今已有24002400多年多年历史了。是我国历史上可与万里历史了。是我国历史上可与万里长城媲美的伟大工程。长
17、城媲美的伟大工程。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 22古代土木工程-赵州桥赵州桥 河北省赵县，是世界桥梁史上第一座河北省赵县，是世界桥梁史上第一座单孔弧形石拱桥单孔弧形石拱桥，距今已有，距今已有14001400年的历史年的历史。赵州桥全长赵州桥全长6464米米。通体为巨大。通体为巨大花岗岩石块花岗岩石块组成，组成，2828道独立石拱纵向并列道独立石拱纵向并列砌筑组成砌筑组成单孔孤形单孔孤形。桥大拱两端之肩上又各设。桥大拱两端之肩上又各设两个小拱两个小拱，这些敞开的小拱减，这些敞开的小拱减轻桥身重量的同时，又起到了减少流水冲力、加速畅洪的作用，设计可谓非轻桥身重量的同时，又起到
18、了减少流水冲力、加速畅洪的作用，设计可谓非常科学合理。世界第常科学合理。世界第1212个土木工程里程碑（个土木工程里程碑（19911991，ASCEASCE）单孔弧形石拱桥单孔弧形石拱桥中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 23二二 近代土木工程近代土木工程1 1. .近代土木工程的时间跨度近代土木工程的时间跨度： 17世纪中叶第二次世界大战前后。2.2.这一时期土木工程的特点：这一时期土木工程的特点： 有力学和结构理论作为土木工程的设计指导；砖、瓦、石、木等建筑材料得到广泛应用；混凝土和钢筋混凝土、钢材、预应力混凝土得到发展；施工技术、施工机械、施工规模进步很快，施工速度加快。3
19、.3.推动土木工程的发展具有重大意义的几件大事：推动土木工程的发展具有重大意义的几件大事：中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 24近代土木工程近代土木工程-大事记大事记l1关于两门新科学的对话关于两门新科学的对话的发表（公元的发表（公元1638年）年） 意大利物理学家和天文学家伽利略在公元1638年发表了关于两门新科学的对话，论述了建筑材料的力学性质和梁的强度，首次用公式表达了梁的设计理论。l2 力学三大定律（公元力学三大定律（公元1687年）年） 英国科学家牛顿在公元1687年总结出了力学三大定律，为土木工程的力学分析奠定了基础。l3曲线的变分法曲线的变分法（公元（公元1744
20、年）年） 瑞士数学家欧拉于公元1744年出版了曲线的变分法，建立了柱的压屈理论，得到柱的临界应力公式，为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。l4 波兰特水泥的出现（公元波兰特水泥的出现（公元1824年）年） 英国人阿斯普丁取得了“波兰特”水泥的专利权，1850年开始生产。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 25近代土木工程近代土木工程-大事记大事记l5许用应力分析法许用应力分析法（公元（公元1825年）年） 法国科学家纳维建立了土木工程结构设计的许用应力分析法，19世纪末，里特尔等人又提出了极限平衡分析的概念，他们都为土木工程结构理论打下了基础。l6 转炉炼钢法（公元转炉炼钢
21、法（公元1859年）年） 贝塞麦转炉炼钢法出现，使得钢材大量应用于土木工程之中，促进了土木工程的发展。l7 钢筋混凝土（公元钢筋混凝土（公元1867年）年） 法国人莫尼埃发明了钢筋混凝土，钢筋混凝土开始应用于土木工程中。l8 钢筋混凝土楼板和预应力混凝土楼板的出现钢筋混凝土楼板和预应力混凝土楼板的出现 公元1886年，美国人杰克逊应用钢筋砼制作楼板并应用预应力混凝土制作配件。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 26近代土木工程经典案例近代土木工程经典案例1美国美国1010层保险公司大楼层保险公司大楼公元公元18831883年年- 1883- 1883年，美国年，美国芝加哥建成了芝
22、加哥建成了世界上第一世界上第一个用钢铁框架个用钢铁框架作为承重结作为承重结构的保险公司大楼，是真正构的保险公司大楼，是真正意义上的意义上的钢结构钢结构，被誉为，被誉为现代高层建筑的开端。现代高层建筑的开端。是世界上第一幢按现代钢框是世界上第一幢按现代钢框架结构原理建造的高层建筑，架结构原理建造的高层建筑，共共1010层，高层，高5555米，开摩天大米，开摩天大楼建造之先河。楼建造之先河。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 27近代土木工程经典案例近代土木工程经典案例2 2 法国埃菲尔铁塔法国埃菲尔铁塔公元公元18891889年，法国工程师古斯年，法国工程师古斯塔夫塔夫 埃菲尔完
23、成了他的惊埃菲尔完成了他的惊世之作世之作埃菲尔铁塔。它是巴埃菲尔铁塔。它是巴黎展览会的标志性建筑。黎展览会的标志性建筑。镂空结构铁塔，高镂空结构铁塔，高300米，天线米，天线高高24米，总高米，总高324米。分为米。分为3楼，楼，其中其中1、2楼设有餐厅，第楼设有餐厅，第3楼建楼建有观景台。从塔座到塔顶共有有观景台。从塔座到塔顶共有1711级阶梯，共用去钢铁级阶梯，共用去钢铁7000吨，吨，12000个金属部件，个金属部件，259万万只铆钉。只铆钉。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 28近代土木工程经典案例近代土木工程经典案例l3 铁路工程的兴起铁路工程的兴起 公元1825年
24、英国人斯蒂芬森斯蒂芬森在英格兰北部斯托克顿和达灵顿之间修筑了世界上第一条长21km的铁路。l4 苏伊士运河和巴拿马运河的开凿（苏伊士运河和巴拿马运河的开凿（1869，1914） 公元1859年-1869年，苏伊士运河开凿，将地中海和印度洋连接起来； 公元1881年-1914年，中美洲的巴拿马共和国凿通了巴拿马地峡，使从太平洋到大西洋间的航程缩短了1万余公里。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 29近代土木工程经典案例近代土木工程经典案例E苏伊士运河苏伊士运河位于埃及境内，位于埃及境内，扼扼欧、亚、非欧、亚、非三洲交通要道，三洲交通要道，使大西洋、地中海与印度洋使大西洋、地中海与印
25、度洋联结起来，大大缩短了东西联结起来，大大缩短了东西方航程。方航程。E苏伊士运河苏伊士运河全长全长175公里，苏公里，苏伊士运河从伊士运河从1859年开凿年开凿1869年峻工，年峻工，属属海平式海平式水道水道。E与绕道好望角相比，从欧洲与绕道好望角相比，从欧洲大西洋沿岸到印度洋缩短大西洋沿岸到印度洋缩短5,5008,009公里；从地中公里；从地中海各国到印度洋缩短海各国到印度洋缩短8千千1万公里；万公里；是一条在国际航运中是一条在国际航运中具有重要战略意义的水道。具有重要战略意义的水道。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 30巴拿马运河l横穿巴拿马地峡，连接横穿巴拿马地峡，连接太
26、太平洋平洋和和大西洋大西洋，是重要的，是重要的航运要道，被誉为航运要道，被誉为世界七世界七大工程奇迹大工程奇迹之一和之一和“世界世界桥梁桥梁”。属于。属于水闸式水闸式运河。运河。长度约为长度约为65千米，宽度千米，宽度152304米。整个运河的水米。整个运河的水位高出两大洋位高出两大洋26米，设有米，设有6座船闸。船舶通过运河一座船闸。船舶通过运河一般需要般需要9个小时，可以通航个小时，可以通航76000吨级的轮船。吨级的轮船。l1914年年8月月15日巴拿马运河日巴拿马运河正式通航，极大地缩短了正式通航，极大地缩短了美国东西海岸间的航程，美国东西海岸间的航程，比绕合恩角缩短了比绕合恩角缩短了
27、1万万4千千8百公里。百公里。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 31世界七大工程奇迹l巴拿马运河巴拿马运河l荷兰荷兰北海保护工程北海保护工程l帝国大厦帝国大厦l金门大桥金门大桥l伊泰普水电站伊泰普水电站l加拿大国家电视塔加拿大国家电视塔l英法海底隧道英法海底隧道中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 32近代土木工程经典案例近代土木工程经典案例5 5 纽约帝国州大厦（纽约帝国州大厦（19311931）19301930年动工，年动工，19311931年落成，只年落成，只用了用了410410天。天。102102层，层，总高总高381381米米，雄踞世界最高建筑的宝座雄踞世
28、界最高建筑的宝座达达40年之久，直到年之久，直到1971年才被年才被世贸中心超过。世贸中心超过。钢筋混凝土结钢筋混凝土结构构。19451945年一架年一架B52B52轰炸机在浓雾轰炸机在浓雾中撞上帝国大厦，机毁人亡，中撞上帝国大厦，机毁人亡，帝国大厦第帝国大厦第7979层的边梁受到影层的边梁受到影响，电梯震落一部，但整体未响，电梯震落一部，但整体未受到影响。受到影响。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 33近代土木工程经典案例近代土木工程经典案例6 6 美国旧金山金门大桥美国旧金山金门大桥 于于19331933年动工，年动工，19371937年年5 5月竣工，历时月竣工，历时4
29、 4年和年和1010万多吨钢万多吨钢材，耗资达材，耗资达35503550万美元建成了当时万美元建成了当时世界上最大跨度世界上最大跨度的悬索桥。的悬索桥。从海面到桥中心部的高度约从海面到桥中心部的高度约6060米，又宽又高，所以即使涨潮米，又宽又高，所以即使涨潮时，大型船只也能畅通无阻。时，大型船只也能畅通无阻。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 34近代土木工程经典案例近代土木工程经典案例7 7 中国的京张铁路（中国的京张铁路（1905-19091905-1909） 中国人自己设计的第一条铁路中国人自己设计的第一条铁路，詹天佑在美国耶鲁大，詹天佑在美国耶鲁大学完成铁路工程的学业
30、，于学完成铁路工程的学业，于18881888年到中国铁路公司任工程师。年到中国铁路公司任工程师。19051905年，主持修建年，主持修建北京到张家口北京到张家口的铁路。的铁路。19091909年提前年提前2 2年完成，年完成，在中国和世界铁路史上留下了光辉的一页。在中国和世界铁路史上留下了光辉的一页。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 35近代土木工程经典案例近代土木工程经典案例8 8 钱塘江大桥钱塘江大桥 (1937)(1937) 钱塘江大桥钱塘江大桥第一座第一座由由中国人自己修建中国人自己修建的的钢铁大桥钢铁大桥工程。建工程。建成于抗日烽火之中，它不仅在中华民族抗击外来侵略
31、者的斗争成于抗日烽火之中，它不仅在中华民族抗击外来侵略者的斗争中书写了可歌可泣的一页，是我国桥梁建筑史上的一座里程碑。中书写了可歌可泣的一页，是我国桥梁建筑史上的一座里程碑。茅以升茅以升主持的钱江大桥工程主持的钱江大桥工程, ,前后前后1414年，经历了建桥、炸桥、年，经历了建桥、炸桥、修桥三个时期，古今中外建桥中上史无先例。修桥三个时期，古今中外建桥中上史无先例。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 36三、现代土木工程三、现代土木工程1.1.现代土木工程的时间跨度现代土木工程的时间跨度 第二次世界大战后至今的五十余年时间。二战后，许多国家经第二次世界大战后至今的五十余年时间。二
32、战后，许多国家经济大发展，科学技术出现了飞跃，导致了土木工程的发展。济大发展，科学技术出现了飞跃，导致了土木工程的发展。2.2.现代土木工程特点现代土木工程特点 （1 1）功能要求多样化）功能要求多样化 公共建筑和住宅建筑向智能化小区方向发展。公共建筑和住宅建筑向智能化小区方向发展。 工业建筑向花园型工厂方向发展。工业建筑向花园型工厂方向发展。 （2 2）城市建设立体化）城市建设立体化 高层建筑和超高层建筑的大量兴起。高层建筑和超高层建筑的大量兴起。 地下工程的高速发展。地下工程的高速发展。 城市高架公路立交桥。城市高架公路立交桥。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 37三、现代
33、土木工程三、现代土木工程（3 3）交通工程快速化）交通工程快速化 1 1、高速公路大规模建设。、高速公路大规模建设。2 2、高速铁路系统的建设。、高速铁路系统的建设。3 3、大型航空港的建立。、大型航空港的建立。（4 4）工程设施大型化）工程设施大型化 为满足能源、环境、大众公共活动的需要，二战后，科为满足能源、环境、大众公共活动的需要，二战后，科技进步使得土木工程向大型多功能方向发展。技进步使得土木工程向大型多功能方向发展。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 38四、四、世界大型现代土木工程实例世界大型现代土木工程实例1.1.桥梁桥梁2.2.隧道隧道3.3.高层建筑高层建筑中国
34、矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 39悬索桥世界第一悬索桥世界第一悬索桥世界第一：悬索桥世界第一：主桥主桥全长全长39113911米，米，主跨主跨19911991米米，跨越日，跨越日本神户市和淡路岛之间的明石海峡。這座大橋可以本神户市和淡路岛之间的明石海峡。這座大橋可以抗抗8.58.5級級地震地震，而且在每秒，而且在每秒風速為風速為8080米米的暴風下仍然可以確保安全。的暴風下仍然可以確保安全。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 40上海环球金融中心上海环球金融中心 上海环球金融中心工程上海环球金融中心工程是一幢大型超高层建筑，位是一幢大型超高层建筑，位于于浦东陆家嘴
35、浦东陆家嘴，与，与金茂大厦金茂大厦相距仅相距仅4040米。塔楼地上米。塔楼地上101101层层，地面以上主体净高，地面以上主体净高492492米米。比金茂大厦高。比金茂大厦高7272米，米，20082008年春季建成年春季建成。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 41长大隧道工程长大隧道工程l国外：国外：1、瑞士圣哥达新铁路隧道瑞士圣哥达新铁路隧道-57km，世界最长，世界最长，2016年建成年建成2、英吉利海峡隧道英吉利海峡隧道-50.3km，三条长，三条长50km的平行隧洞组成，总的平行隧洞组成，总长度长度153km 3、青函海底隧道青函海底隧道(日本本州的青森与北海道的函
36、馆日本本州的青森与北海道的函馆 )-53.8km，世界上最长的一条铁路隧道世界上最长的一条铁路隧道l中国：中国：1、大瑶山隧道大瑶山隧道-最长双线电气化铁路隧道全长最长双线电气化铁路隧道全长14295米米 2、秦岭隧道秦岭隧道-中国最长世界第二公路隧道，中国最长世界第二公路隧道，18.4公里公里 3、二郎山隧道二郎山隧道-隧道主洞长隧道主洞长4176m，开工时是国内长度最长，埋，开工时是国内长度最长，埋藏最深，地应力最大，地质极为复杂的山岭公路隧道。藏最深，地应力最大，地质极为复杂的山岭公路隧道。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 42中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程
37、学院 43 现代土木工程无论从现代土木工程无论从材料材料、建设规模建设规模、施施工方法工方法到到理论分析理论分析和和使用功能使用功能，无一不体现并无一不体现并渗透渗透现代高科技现代高科技的发展，为人类进步做出了重的发展，为人类进步做出了重大贡献。大贡献。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 443 土木工程的重要性以及建设与使用l一一 土木工程的重要性土木工程的重要性 1 与人们的衣、食、住、行息息相关； 2 与国家的工业建设密不可分；l二二 土木工程建设土木工程建设 1 工程建设程序：可行性论证-初步设计-（技术设计）-施工图设计-施工建设l（1）可行性论证：）可行性论证：技术
38、上是否可行，经济上是否合理；是建设前期工作的重要步骤，是编制建设项目设计任务书的依据。l（2）初步设计）初步设计 提出设计标准、基础型式、结构方案以及水、电、暖通等各专业的设计方案。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 453 土木工程的重要性以及建设与使用 （3）技术设计：）技术设计：针对初设中的技术问题，针对初设中的技术问题，协调编制拟建工程协调编制拟建工程各工种的图纸、说明和概算，经审批后方可进行施设。各工种的图纸、说明和概算，经审批后方可进行施设。 （4）施工图设计：）施工图设计：确定全部工程的尺寸、材料、结构、构造、确定全部工程的尺寸、材料、结构、构造、设备，据此可以施工
39、的图纸、说明书和预算。设备，据此可以施工的图纸、说明书和预算。 （5）施工建设）施工建设2 土木工程使用土木工程使用 很多发达国家中，建筑工业总投资的很多发达国家中，建筑工业总投资的40%以上用于修复和维护。以上用于修复和维护。所以工程建设以后的关键是注意维护，主要有以下几个原因：所以工程建设以后的关键是注意维护，主要有以下几个原因： （1）材料性能的降低材料性能的降低：木材，钢筋，水泥木材，钢筋，水泥; （2）结构的耐久性变化结构的耐久性变化：使用寿命缩短，存在缺陷，外力作使用寿命缩短，存在缺陷，外力作用。工程结构的加固维护有许多新的课题值得研究用。工程结构的加固维护有许多新的课题值得研究.
40、中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 464 几个与土木工程相关的重大问题中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 474 几个与土木工程相关的重大问题一一 土木工程中的抗灾土木工程中的抗灾1. 1. 土木工程中的灾害分类：土木工程中的灾害分类： 中国是一个灾害深重的国家，而以下灾害也是世界性的灾害。中国是一个灾害深重的国家，而以下灾害也是世界性的灾害。（1）地震； （2）水灾； （3）火灾；（4）地质灾害；（5）风灾； （6）海洋灾难;（7）核泄漏； （8）战争等等。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 484 几个与土木工程相关的重大问题2 2 灾害原因灾害
41、原因 自然原因：自然灾害自然原因：自然灾害 社会原因：污染，噪声，交通事故，工矿生产活动等社会原因：污染，噪声，交通事故，工矿生产活动等3 3 地震及地震预报地震及地震预报（1 1）地震的危害）地震的危害: :我国是世界上地震灾害最严重的国家；百年来我国是世界上地震灾害最严重的国家；百年来全世界发生的全世界发生的7 7级以上地震中，我国占级以上地震中，我国占3535。 19861986年来大陆年来大陆进入了第五个地震高潮期。进入了第五个地震高潮期。 建筑物倒塌建筑物倒塌, ,道路塌陷，水电通讯的中断等道路塌陷，水电通讯的中断等; ; 次生灾害次生灾害- -煤气泄漏、水，火，海啸等煤气泄漏、水，
42、火，海啸等; ;（2 2）地震预防措施）地震预防措施 地震预报；地震预报；抗震设计抗震设计中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 49国内外土木工程相关重特大灾害实例中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 50地震-中国唐山大地震（1976）19761976年年7 7月月2828日日3 3时时4242分，在河北省唐山、丰南分，在河北省唐山、丰南一带，发生了一带，发生了7.87.8级强烈地震级强烈地震，这次地震造成，这次地震造成2424万多人丧生万多人丧生。 被震毁的唐山市胜利桥被震毁的唐山市胜利桥 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 51中国汶川5.12大地震
43、（2008）l2008年年5月月12日日14时时28分分04秒，四川汶川、北川，秒，四川汶川、北川，8级强震。这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围级强震。这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。最大的一次地震。 l截至截至2008年年9月月25日日12时，四川汶川地震已确认有时，四川汶川地震已确认有69227人遇难，人遇难，374643人受伤，失踪人数为人受伤，失踪人数为17923人。人。直接经济损失直接经济损失8452亿元人民币。亿元人民币。 中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 52地震-日本阪神和关东大地震 1995 1995年年1 1月月1717日，日，7.
44、27.2级阪神地震，共造成级阪神地震，共造成60006000多人死亡多人死亡，3 3万多人受伤，数十万人无家可归，万多人受伤，数十万人无家可归，经济损失经济损失近近10001000亿美元亿美元。日本对灾害预防体制进行了深刻的反思和改革，使日本防灾日本对灾害预防体制进行了深刻的反思和改革，使日本防灾救灾机制十分先进。救灾机制十分先进。19231923年年9 9月月1 1日日，日本日本关东地区发生里氏关东地区发生里氏7.97.9级大地震，造成级大地震，造成1414万人死亡，近万人死亡，近3030万万座建筑化为瓦砾和灰座建筑化为瓦砾和灰烬。烬。日本是一个地震多发日本是一个地震多发国家，每天约有国家，
45、每天约有300300次地震发生。次地震发生。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 53水灾-孟加拉国特大水灾19871987年年7 7月月，孟加拉国经，孟加拉国经历了有史以来最大的一历了有史以来最大的一次水灾。造成次水灾。造成20002000多多人人死亡，死亡，2 2万公里道路及万公里道路及772772座桥梁座桥梁和涵洞被冲毁，和涵洞被冲毁，千万间房屋倒塌，受灾千万间房屋倒塌，受灾人数达人数达20002000万万人。人。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 54火灾-911美国世贸大厦恐怖袭击 国际上一种观点认为，虽然国际上一种观点认为，虽然飞机冲撞对大楼确实造成了一飞
46、机冲撞对大楼确实造成了一定的破坏，但随后燃起的定的破坏，但随后燃起的大火大火才是造成楼房倒塌的直接原因才是造成楼房倒塌的直接原因。 20012001年年9 9月月1111日，日，100100多层、多层、400400多米高的世贸中心大厦变成多米高的世贸中心大厦变成了一堆六层楼高的废墟。了一堆六层楼高的废墟。很多很多人认为它是被撞击力摧毁的人认为它是被撞击力摧毁的，但建筑学家推测，它自始至终但建筑学家推测，它自始至终未发生倾斜，是自上而下垂直未发生倾斜，是自上而下垂直坍塌的，因而可能是坍塌的，因而可能是飞机上大飞机上大约约3030吨的油料爆炸燃烧，产生吨的油料爆炸燃烧，产生了上千摄氏度的高温了上千
47、摄氏度的高温，导致大，导致大厦的厦的“筋骨筋骨”被烧软了。被烧软了。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 55地质灾害地质灾害l地质灾害地质灾害我国我国700700个县、约个县、约5050的国土的国土发生过严重的地质灾发生过严重的地质灾害，情况日趋严重。害，情况日趋严重。 铁路铁路2/32/3以上处于复杂的地质区，仅滑坡、塌方等以上处于复杂的地质区，仅滑坡、塌方等每年超过每年超过500500公里；公里；7575与工程活动有关。与工程活动有关。国家国家“地质灾害防治工作规划纲要（地质灾害防治工作规划纲要（2001200120152015）”计划到计划到20152015年基本改变我国地
48、质灾害日趋严重的局面。年基本改变我国地质灾害日趋严重的局面。 20042004年，全国共发生中等规模以上地质灾害年，全国共发生中等规模以上地质灾害875875起，包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等，起，包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等，直接经济损失直接经济损失20.520.5亿元亿元。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 56长江三峡库区最大的危岩体链子崖危岩体 链子崖危岩体位于长江南岸，距三峡大坝仅链子崖危岩体位于长江南岸，距三峡大坝仅2525公里，被公里，被5858条条宽大裂缝宽大裂缝所切割，形成了总体积达所切割，形成了总体积达300300多万立方米多万立方米
49、的危岩体。如的危岩体。如滑坡体的八分之一滑入江中，将占据长江过水断面的滑坡体的八分之一滑入江中，将占据长江过水断面的45%45%到到85%85%，严重阻碍或阻断航道。严重阻碍或阻断航道。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 57风灾风灾- -塔科马桥塔科马桥 19401940年年1111月月7 7日日，美国华盛顿州，美国华盛顿州塔科马桥塔科马桥因风振致毁。因风振致毁。这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。该桥主跨长力稳定问题进行研究。该桥主跨长853.4m853.4m，全长，全长1810.56m1
50、810.56m，桥宽桥宽11.9m11.9m，而梁高仅，而梁高仅1.3m1.3m。通过两年时间的施工，于。通过两年时间的施工，于19401940年年7 7月月1 1日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用下日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢梁），导致在（板式钢梁），导致在中等风速中等风速(19m/s)(19m/s)下结构就发生破坏。下结构就发生破坏。中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑工程学院 58风灾风灾- -塔科马桥塔科马桥中国矿业大学建筑工程学院中国矿业大学建筑
