土木概论

塔]）

土木工程的施工方法在这个时期开始了机械化和电气化的进程。蒸汽机逐步应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。19世纪60年代内燃机问世和70年代电机出现后，很快就创制出各种各样的起重运输、材料加工、现场施工用的专用机械和配套机械，使一些难度较大的工程得以加速完工；1825年英国首次使用盾构技术开凿泰晤士河河底隧道;1871年瑞士用风钻修筑8英里长的隧道；1906年瑞士修筑通往意大利的19.8公里长的辛普朗隧道（见彩图[瑞士辛普朗隧道（长19.8公里）洞口]），使用了大量黄色炸药等先进

设备。

成熟时期 第一次世界大战以后，近代土木工程发展到成熟阶段。这个时期的一个标志

是道路、桥梁、房屋大规模建设的出现。

钢铁质量的提高和产量的上升，使建造大跨桥梁成为现实。1918年加拿大建成魁北克悬臂桥,跨度548.6米；1937年美国旧金山建成金门悬索桥,跨度1280米,全长2825米，是公路桥的代表性工程；1932年，澳大利亚建成悉尼港桥，为双铰钢拱结构，跨度503米。（见彩图[澳大利亚悉尼港桥,世界大跨度城市钢拱桥之一,主跨503米，1932年建成]

）

工业的发达，城市人口的集中，使工业厂房向大跨度发展，民用建筑向高层发展。日益增多的电影院、摄影场、体育馆、飞机库等都要求采用大跨度结构。

1931年美国纽约的帝国大厦落成，共102层，高378米，有效面积16万米,结构用

钢约5万余吨，内装电梯67部,还有各种复杂的管网系统，可谓集当时技术成就之大成，它保持世界房屋最高纪录达40年之久。（见彩图[帝国大厦,1931年建成,保持高度纪录（378米，102层）达40年，综合地代表20世][纪30年代建筑科学技术的水平，位于美国纽约

市]）

1906年美国旧金山发生大地震，1923年日本关东发生大地震，生命财产遭受严重损失。1940年美国塔科马悬索桥毁于风振。这些自然灾害推动了结构动力学和工程抗害技术的发展。另外，超静定结构计算方法不断得到完善，在弹性理论成熟的同时，塑性理论、极限平衡理论也得到发展。

近代土木工程发展到成熟阶段的另一个标志是预应力钢筋混凝土的广泛应用。1886年美国人P.H.杰克孙首次应用预应力混凝土制作建筑构件，后又用于制作楼板。1930年法国工程师弗雷西内把高强钢丝用于预应力混凝土， 弗雷西内于1939年、 比利时工程师G.马涅尔于1940年改进了张拉和锚固方法，于是预应力混凝土便广泛地进入工程领域，把土木

工程技术推向现代化。

土木工程的发展

土木工程是指房屋、公路、铁路、桥梁、水工、港工、地下等工程的总称。土木工程对国家的经济建设和人民生活的影响非常明显和重要。土木工程密切关系到人类赖以生存和繁衍的四大基本要素：衣、食、住、行，为人类提供住宅、宾馆、公寓、衣料生产贮藏基地、食品冷库、公路、机场、铁路、港口、码头、厂房、实验室等现代人类生活和发展的必要场所空间。土木工程的建设由来已久。土木工程的发展经历了一个漫长的过程，由原来的伐木采石,模仿天然掩蔽物建造居住场所,到现在的美轮美奂的超高层建筑、雄伟的水利水电工程和超高超长跨度的桥梁。

中国古代土木工程的发展

我国的土木工程的发展经历了一个漫长的过程，从原始社会的穴居到构木为巢到奴隶制社会的茅茨土阶再到封建社会的宫殿苑囿，桥梁建设。其中不难看出我国古代土木工程多采用土、石、木等材料建造，工具多为石工具，钢铁工具，但建造技术和艺术造型达到当时极高的成就。像应县木塔、赵州桥、都江堰等都是具有代表性的中国古代土木工程的杰作。也是中国几千年土木工程的见证。

世界古代土木工程的发展

在欧洲，大约8000年前已开始采用晒干的砖；凿琢自然石的采用，大约在5000～6000年前；至于在建筑中采用烧制的砖，亦有3000年的历史。世界古代的伟大建筑，以公认的七大奇迹最为引人注目，它们都建于公元前600年～公元前200年，且 均 为 石 材 建 造，大 都 用 于 宗 教、军 事 和 航 海。且 都 是 建 于 当 时 经 济 和科技非常发达的地区，说明土木工程的发展与经济繁荣和科技进步是密不可分的。

近现代土木工程的特点

随着19世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始使用，以及20世纪20年代后期预应力混凝土的制造成功，建造摩天大楼、大跨度建筑和跨海峡1000m以上的大桥成为可能。这也成就了近现代土木工程新特点：向大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密化发展。于此同时我国的土木工程也取得了巨大的成就，尤其是 建 国 以来，新 的 高 楼 大 厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现，新结构、新材料、新技术大力研究、开发和应用。发展之快，数量之巨，令世界各国惊叹不已。1995年建成的上海东方明珠电视塔）以468m的高度排在世界第三位。为迎接2008年的奥运会，北京建设了大批大跨超长建筑，像国家体育场“鸟巢”结构、金融中心和金茂大厦、国家游泳中心“水立方”、国家大剧院这些表明，无论在工程结构的改革、建筑功能使用、新技术和新材料的采用上及合理组织施工方面，还是在抗震分析和计算机程序应用上及有关抗震控制试验研究上，我国均达国际先进水平。于此同时我国的铁路工程，水利建设，公路建设也取得了巨大的成绩，尤其是三峡大坝的建成。

土木工程历史的三次飞跃

随着新技术、新理论和新设备的发展，土木工程的发展经历了三次大的飞跃： 一、天然材料向人工建材的飞跃； 二、钢材的大量使用； 三、钢筋混凝土的运用。

这三次飞跃使土木工程的发展呈现一些新的趋势： 1、建材轻质高强，多功能化； 2、施工技术工业化，装配化； 3、设计理论精确化、科学化； 4、计算机辅助设计。

土木工程的未来和发展趋势

地球上可以居住、生活和耕种的土地和资源是有限的，而人口增长的速度是不断加快的。因此，人类为了争取生存，土木工程的未来至少向五个方向发展。 1.向高空延伸 2.向地下发展 3.向海洋拓宽 4.向沙漠进军 5.向太空迈进

虽然经过多年的发展,目前我国土木工程的实践和研究已取得显著成就,无论是结构的力学分析,还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段,都有了非常大的突破;特别是近若干年,在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。但展望未来,土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步探讨。我国作为一个发展中国家，经济还不发达，基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求，所以在基本建设方面还有许多工作要做。并且在土木工程的各项专业活动中，都应考虑可持续发展。在可持续发展方面，土木工程的使用材料在未来可能会采用污染少、更重复利 用 的 材料，诸 如 纤 维 聚 合 物 等；在 结 构 的 使用 功 能 上，智 能 化 建 筑、仿 生 建 筑将比当今的普通建筑会得到更大的发展空间，这两种建筑都是功能上以人为本、使 用 上 方 面 舒 适、耗 资 上 既 节 能 又 可 提 高 工 程 利 用 率；近 年 来，由 于 灾 害 的 频繁发生，尤其是几次大型地震的发生，结构抗灾性能的提高已成为结构发展的首要课题，未来的土木工程可能不仅可以抗震、抗风，甚至可以抗暴、抗海啸、防火、防撞、防辐射等。科技的进步，经济的繁荣将带给土木工程发展的春天。

土木工程当今的发展是人类智慧的成果，土木工程是为了人类存在而存在.坚持可持续发展道路，努力创新，土木工程定会走向新的高峰!