土木工程的发展简史PPT

世界最古老的铸铁 拱桥（Coaibrookdale Bridge)
该桥（英国的科尔布鲁克代尔桥）建于1779年。桥跨约30.5m，矢高13.7m，由 五片半圆形拱肋组成。该桥完全模仿木拱桥的形状。钢材的出现，把铸铁（以 及锻铁）桥送进了桥梁历史博物馆。科尔布鲁克代尔桥曾使用170年。
梅奈海峡桥
梅奈海峡桥，位于英国的威尔士，1826年建成。该桥是英国用铸铁建成的第一座 悬索桥，主跨177米，为当时世界上最大跨度的桥梁，现仍存在。
土木工程的 发展简史
土木工程
国务院学位委员会在学科简介中定义为：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 建在地上、地下、水中的各种工程设施，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
土木工程包括：
建筑工程 铁路工程 公路与城市道路工程 桥梁工程 地下工程 水利工程 港口工程 海洋工程 给水与排水工程 环境工程
意大利比萨大教堂 建于公元11到12世
纪，系一组由教堂 （1063~1118）、洗 礼堂（1153）、钟 塔（1174~1350）组 成的建筑群。
巴黎圣母院建 于1163~1250年， 是法国早期哥 特建筑的典型。 平面宽约47m， 长约125m，可 容近万人。圣 坛上部的尖塔 高达90m。正面 是一对高60余 米的塔楼，下 部有三个尖卷 门洞。
秦昭王李冰 负责修建都
江堰
夏禹 治理洪水
战国西门豹 开凿水渠
春秋时期公 元前600年 修建灌溉水
库
四川都江堰大型引水枢纽，建于公元 前256~251年，是世界历史上最长的 无坝引水工程。以灌溉为主，兼有防 洪、水运、供水等多种效益，一直沿 用至今。
鱼嘴是修建在江心的分水堤坝，把汹涌的岷江分 隔成外江和内江，外江排洪，内江引水灌溉。飞 沙堰起泻洪、排沙和调节水量的作用。宝瓶口控 制进水流量，因口的形状如瓶颈，故称宝瓶口。 内江水经过宝瓶口流入川西平原灌溉农田。
▪ 意大利科学家伽利略在1638年 出版的著作《关于两门新科学的 谈话和数学证明》中论述了建筑 材料的力学性质和梁的强度，首 先用公式表达了梁（beam）的 设计理论。
▪ 英国科学家牛顿在1687年总 结了力学三大定律，它们是土 木工程设计理论的基础。
▪ 瑞士数学家欧拉在1744年出版的 《曲线的变分法》建立了柱的压屈 理论，为分析土木工程结构物的稳 定问题奠定了基础。
▪ 1825年纳维建立了土木 工程中结构设计的容许应 力法；19世纪末里特尔等 人提出了极限平衡的概念。 这为土木工程的结构理论 分析打下了基础。
▪ 1859年发明了贝塞麦 转炉炼钢法，使钢材得 以大量生产，并广泛应 用于土木工程。
▪ 1824年英国人阿斯普丁 取得了波特兰水泥的专利 权，1850年开始生产。20 世纪初，有人发表了水灰 比等学说，才初步奠定了 混凝土强度的理论基础。
▪ 1867年法国人莫尼埃用 铁丝加固混凝土制成花盆， 并推广到工程中，建造了 一座蓄水池，这是应用钢 筋砼的开端。1875年，他 主持建造了第一座长16m 的钢筋砼桥。
▪ 1883年美国在芝加哥由称为 “摩天楼之夫”的詹莱 （B.Jenney)建造的11层住宅保 险大楼，是世界最先用铁框架 （部分钢架）承受全部大楼的 重力，外墙仅为自承重墙的高 层建筑。1889年，法国在巴黎 建造了高300m的埃菲尔铁塔， 用钢8000t。这是近代高层建筑 结构的萌芽。此外，由奥蒂斯 （E.Otis)在19设计50年代初期 发明的安全升降机也使高层建 筑成为可能；他最先采用的是 蒸汽动力升降机，直到1857年 在纽约才安装了第一台乘人用 的电梯。
——1931~1942年， 德国率先修筑了长达 3860km的高速公路 网。
▪ 1906年美国旧金山 大地震，1923年日本 关东大地震，这些自 然灾害推动了结构动 力学和工程抗震技术 的发展。
⑶. 现代土木工程
时间跨度为20世纪中叶 第二次世界大战结束后 至今。 其特点表现为：
首先是社会经济建设对土木 工程提出日益复杂和高标准 的要求。一般表现为以下三 个方面：
福斯桥（Forth Bridge)
1890年由贝格（B.Baker)设计并建成的福斯桥（Forth Bridge)位 于英国爱丁堡附近，两孔主跨达521m,耗钢50000吨。属于悬臂式 桁架梁桥。
加拿大魁北桥
Quebee Bridge
跨度549m
该桥位于加拿大Quebee City ，建于1917年。桥型钢桁架（steel truss bridge),跨度549m ,已超过了英国的福斯桥，在该类型桥梁中主跨居世界第 一。该桥从1897年设计和施工差不多用了20多年的时间，在建造过程中于 1907.8.29、1916.9.11分别出现了两次倒塌事故，1917.3建成通车。
经历了三个个历史时期 在三个历史时期之前的上古时期有两个阶段 旧石器时代，北京猿人住天然岩洞
有巢氏的构木为巢
经历了三个历史时期
⑴.古代土木工程
时间跨度长。大致从新 石器时代（约公元前 5000年起开始至17世纪 中叶)。
具有代表性的工程 有： ▪ 我国黄河流域的 仰韶文化（约公元 前5000~3000）遗址。
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颜色的选择——朱红 中国建筑是世界各建筑体系中最大胆的”，不但在大建筑物中使用朱红色， 而且还大量用彩绘来装饰木架部件。
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部件的装饰作用
霸王拳
三福云
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脊吻
瓦当
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预应力混凝土
预应力混凝土是为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用 （加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内， 用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土 受拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载 产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加， 才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现， 这就叫做预应力混凝土。
伦敦塔桥
上层是 人行桥
下层是 活动桥
该桥位于泰晤士河口，是伦敦的标志性建筑。1894年6月30日对公众开放。该桥将 伦敦南北区连接成整体，河心建有两墩，相距76m，墩上建有高耸的方形尖塔，在 两塔间建成一跨双层两用桥。下层是活动桥，6车道桥面，可通行万吨海轮；上层 （高出水面43m处）为固定的人行桥。桥塔内设楼梯上下，内设博物馆、展览厅、 商店、酒吧等。登塔远眺，可尽情欣赏泰晤士河上下游十里风光。
▪ 中国历代封建王朝建 造的大量宫殿和庙宇建 筑，均系木构架结构。 它是用木梁、木柱做成 承重骨架，用木制斗拱 做成大挑檐。
中国建筑的特征
（一）讲立体构成，单个的建筑自 下而上一般是由台基、主体（房屋） 和屋顶三个主要部分构成的。
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中国建筑的特征
（二）讲平面布局，一所房子由一 个建筑群落组成，左右呈轴对称， 主要房屋朝南，整个建筑群有主有 从，有“户外的空间”。
米处，其中一、二楼设有餐厅，第三楼建有观 景台，从塔座到塔顶共有1711级阶梯，共用去 钢铁7000吨，12000个金属部件，259万只铆钉。
▪ 1886年美国人杰克逊首 先应用预应力混凝土制作 建筑配件，后又制作楼板。 1930年法国工程师弗涅希 内将高强度钢丝用于混凝 土。
▪ 土木工程在铁路、公 路、桥梁建设中得到了 大规模发展；
——1825年在英国人斯 蒂芬森在英格兰北部斯 托克顿和达灵顿之间修 筑了世界第一条长21km 的铁路，1863年在伦敦 又建造了世界第一条地 下铁道。
——1779年英国用铸铁建成跨 度为30.5m的拱桥；1826年英 国用锻铁建成建造了第一座跨 度为177m的悬索桥；1890年 英国又建成两孔主跨的悬臂式 桁架梁桥。这样，现代桥梁的 三种基本形式（梁式桥、拱桥、 悬索桥）相继出现。
▪ 山西应县木塔， 建于公元1056年， 塔高67.3m，八角 形，底层直径 30.27m。该塔共9 层，是我国保存 至今的唯一木塔， 也是现存的最高 的木结构之一。 它虽经多次大地 震仍完整无损， 足以证明我国历 史上木结构的辉 煌成就。
▪ 西欧各国以意大利比 萨大教堂和法国巴黎圣 母院为代表的教条建筑， 都采用了砖石拱卷结构。
⑵.近代土木工程
近代土木工程的时间跨 度为从17世纪中叶至20 世纪中叶的300年间。
主要特征是：
▪ 有力学和结构理论作指导；
▪ .砖、瓦、木、石等建筑材 料广泛使用；混凝土、钢材、
钢筋砼以及早期的预应力 砼得到发展。
▪ 施工技术进步很大。
这个历史时期，土木工程在 理论、材料、施工领域出现 的具有重大意义大事有：
▪ 埃及帝王陵墓建 筑群——吉萨金字 塔群。
建于公元前2700~2600年， 其中以古王国第四王朝法
老胡夫的金字塔最大。塔 基呈方形，边长约230.5m, 高约146m，用230余万块 巨石砌成。
斯芬克斯——人首狮身石雕像。建于公 元前26世纪，长57m，高20m。法老以 此象征尊严。
兴修水利
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门环
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八、建筑材料的装饰
木刻
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彩漆
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浮雕 琉璃
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▪ 赵州桥
隋代赵州安济桥，又称赵州桥。桥为敞肩圆弧石拱，拱券并列２８道，净 跨３７．０２米，矢高７．２３米，上狭下宽总宽９米。主拱券等厚 １．０３米，主拱券上有护拱石。在主拱券上两侧，各开两个净跨分别为 ３．８米和２．８５米的小拱，以泻泄洪水，减轻自重。桥面呈弧形，。 桥始建于隋·开皇十五年(公元５９５年），完工于隋·大业元年(公元６０５ 年），距今已有１406年。
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举折、举架 “举折，举架”的作用，即为了形成屋顶的斜坡或曲面。
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屋顶的装饰作用
它是“中国建筑中最主要的特征之一”，并在与其他建筑体系的 比较中，盛称“翘起如翼”的屋顶是我们民族文化的骄傲。
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▪木骨泥墙构成居室
茅草下密 排树枝起 龙骨作用。
墙内竖有 木柱
d5~6m
夏代 公元前20世纪
• 出现夯土的城墙
商代
• 粘土做成的版筑墙
西周
• 烧制的瓦
战国
• 烧制空心砖
▪ 长城 我国历史 上伟大工程之一。 始建于公元前7~5 世纪间的春秋、战 国时代。
最早修筑长城的是楚国，称为 “方城”。公元前214年，由秦 始皇扩建完成。随后，各朝代 都进行过修筑、扩建。其中以 明代修筑规模最大，工程技术 水平也最高。通常称的明长城 为东起山海关，西止嘉峪关。
科隆大教堂是欧洲北部最大的哥特式教堂，始建于13世 纪中叶。在德国科隆。平面呈拉丁十字形，长136.5m， 宽45.7m，东端为7个小圆龛组成的半圆形卷廊，西立面 有一对八角形塔楼，建于1842~1880年，高达150多米。
小结：古代土木工程的特点
这个历史时期内，土木工程所用材料最早 只是当地的天然材料，如泥土、砾石、树 干、竹、茅草、芦苇等，后来发展了土坯、 石材、砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混 合材料如草筋泥、混合土等。 生产工艺、施工机具也很简单。
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北京故宫太和殿。建于明 永乐18年，（1420年）是 故宫最壮观的建筑，也是 我国现存最大的木构殿堂。
斗拱
斗拱 “拱”是“弓形短 木”，斗是“斗形方 木块”，它们组合起 来称“斗拱”。它不 但可“用以减少立柱 和横梁交接处的剪 力”，还具有装饰作 用。
斗拱
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埃菲尔铁塔于1889年建成，得名于设计它的著 名建筑师、结构工程师古斯塔夫·埃菲尔，全 部由施耐德铁器（现施耐德电气）建造。
埃菲尔铁塔高300米，天线高24米，总高324米， 铁塔是由很多分散的钢铁构件组成的——看起 来就像一堆模型的组件。钢铁构件有18038个， 重达10000吨，施工时共钻孔700万个，使用铆 钉250万个。除了四个脚是用钢筋水泥之外， 全身都用钢铁构成，塔身总重量7000吨。塔分 三楼，分别在离地面57.6米、115.7米和276.1