土木工程概论论文

土木工程的过去式、现在式、未来式

XXX 摘要:土木工程与我们息息相关，住的房子，走的路，过的桥……土木工程的发展也经历了很长一段时间。从最初的从大自然取用原始材料进行构筑，到现在多种多样的土木工程材料；从最初简单的利用现成的材料，到现在相当成熟，并且一直在发展的应用在土木工程上的技术。土木工程的过去、现在、未来都会在以提高人们的生活便利水平而持续发展。

关键词：土木工程；建设；发展；展望

1、引言

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。

2、土木工程的过去式

远古时代，由于材料及技术的限制，人们只能依靠泥土、木料及其他天然材料从事营造活动，由于居住和交往的需要人类开始了掘土为穴，架木为桥的原始土木工程活动我国黄河流域的仰邵文化遗址和西安半坡遗址发现了有供居住的浅穴和直径为五米多的圆形房屋。

中国古代的建筑有着很高的成就，我国古代多采用木结构，并逐渐形成与此适应的风格。与此同时，国外的建筑也有很大的发展，其中欧洲的以石拱结构为主的古代结构建筑也达到了很高的水平。

15世纪以后，近代自然科学的诞生和发展，是近代土木工程出现的先声，是它开始在理论上的奠基时期。17世纪中叶，伽利略开始对结构进行定量分析，被认为是土木工程进入近代的标志。从此土木工程成为有理论基础的独立的学科。18世纪下半叶开始的产业革命，使以蒸汽和电力为动力的机械先后进入了土木工程领域，施工工艺和工具都发生了变革。近代工业生产出新的工程材料──钢铁和水泥,土木工程发生了深刻的变化,使钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构相继在土木工程中广泛应用。第一次世界大战后，近代土木工程在理论和实践上都臻于成熟，可称为成熟时期。近代土木工程几百年的发展，在规模和速度上都大大超过了古代。

在交通运输方面，由于汽车在陆路交通中具有快速和机动灵活的特点，道路工程的地位日益重要。沥青和混凝土开始用于铺筑高级路面。1931～1942年德国首先修筑了长达3860公里的高速公路网。美国和欧洲其他一些国家相继效法。20世纪初出现了飞机，

飞机场工程迅速发展起来。钢铁质量的提高和产量的上升，使建造大跨桥梁成为现实。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。

第二次世界大战后，现代科学技术飞速发展，土木工程也进入了一个新时代。现代土木工程所经历的时间尽管只有几十年，但以计算机技术广泛应用为代表的现代科学技术的发展，使土木工程领域出现了崭新的面貌。现代土木工程的新特征是工程功能化、城市立体化和交通高速化等。土木工程在材料、施工、理论三个方面也出现了新趋势，即材料轻质高强化、施工过程工业化和理论研究精密化。

3、土木工程的现在式

现代土木工程以社会生产力的现代发展为动力，以现代科学技术为背景，以现代工程材料为基础，以现代工艺与机具为手段高速度地向前发展。第二次世界大战结束后，社会生产力出现了新的飞跃。现代科学技术突飞猛进，土木工程进入一个新时代。在近40年中，前20年土木工程的特点是进一步大规模工业化，而后20年的特点则是现代科学技术对土木工程的进一步渗透。

就中国而言，中国在1949年以后，经历了国民经济恢复时期和规模空前的经济建设时期。例如，到1965年全国公路通车里程80余万公里,是解放初期的10倍；铁路通车里程5万余公里，是50年代初的两倍多；火力发电容量超过2000万千瓦，居世界前五位。1979年后中国致力于现代化建设，发展加快。列入第六个五年计划（1981～1985年）的大中型建设项目达 890个。1979～1982年间全国完成了3.1亿米住宅建筑;城市给水普及率已达80％以上;北京等地高速度地进行城市现代化建设；京津塘（北京—天津—塘沽）高速公路和广深珠（广州—深圳、广州—珠海）高速公路开始兴建;有些铁路正在实现电气化;济南、天津等地跨度200多米的斜张桥相继建成;全国各地建成大量10余层到50余层的高层建筑。这些都说明中国土木工程已开始了现代化的进程。

现代的土木工程具有一些显著的特征：

（1）、城市立体化：

随着经济的发展，人口的增长，城市用地更加紧张，交通更加拥挤，这就迫使房屋建筑和道路交通向高空和地下发展。

高层建筑成了现代化城市的象征。高层建筑的设计和施工是对现代土木工程成就的一个总检阅。城市道路和铁路很多已采用高架，同时又向地层深处发展。地下铁道在近几十年得到进一步发展，地铁早已电气化,并与建筑物地下室连接,形成地下商业街。地下停车库、地下油库日益增多。城市道路下面密布着电缆、给水、排水、供热、供燃气的管道，构成城市的脉络。现代城市建设已经成为一个立体的、有机的系统，对土木工程各个分支以及他们之间的协作提出了更高的要求。

（2）、交通高速化：

现代世界是开放的世界，人、物和信息的交流都要求更高的速度。高速公路虽然1934年就在德国出现，但在世界各地较大规模的修建，是第二次世界大战后的事。1983年,世界高速公路已达11万公里,很大程度上取代了铁路的职能。高速公路的里程数，已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。铁路也出现了电气化和高速化的趋势。

航空事业在现代得到飞速发展，航空港遍布世界各地。航海业也有很大发展，世界上的国际贸易港口超过2000个，并出现了大型集装箱码头。中国的塘沽、上海、北仑、广州、湛江等港口也已逐步实现现代化，其中一些还建成了集装箱码头泊位。

在现代土木工程出现上述特征的情况下，构成土木工程的三个要素（材料、施工和理论）也出现了新的趋势。

（3）、材料轻质高强化：

现代土木工程的材料进一步轻质化和高强化。工程用钢的发展趋势是采用低合金钢。中国从60年代起普遍推广了锰硅系列和其他系列的低合金钢，大大节约了钢材用量并改善了结构性能。高强钢丝、钢绞线和粗钢筋的大量生产，使预应力混凝土结构在桥梁、房屋等工程中得以推广。铝合金、镀膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃钢等工程材料发展迅速。新材料的出现与传统材料的改进是以现代科学技术的进步为背景的。

4、土木工程的未来式

地球上的土地和资源是有限的，因此，我们要合理的利用现有的资源。为了更好地获得将来生存所需要的资源，我们可以开发地下、沙漠、海洋、高空、太空。

（1）向地下发展

1991年在东京召开的城市地下空间国际学术会议通过了《东方宣言》，提出了“21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”.建造地下建筑将有效改善城市拥挤、节能和减少噪声污染等优点。日本于20世纪50年代末至70年代大规模开发利用浅层地下空间，到80年代末已开始研究50－100m深层地下空间的开发利用问题。日本1993年开建的东京新丰州地下变电所，将深达地下70m.目前世界上共修建水电站地下厂房约350座，最大的为加拿大的格朗德高级水电站。我国城市地下空间的开发尚处于初级阶段，目前已有北京、上海、广州等六个城市建有地铁，已开通的总长度达215公里；设有140个地铁站，北京地铁长度已达41.6公里。

（2）向沙漠进军

全世界约有1/3陆地为沙漠，每年约有600万公顷的耕地被侵蚀，这将影响上亿人口的生活。世界未来学会对下世纪初世界十大工程设想之一是将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲。改造沙漠首先必须有水，然后才能绿化和改造沙土。在缺乏地下水的沙漠地区，国际上正在研究开发使用沙漠地区太阳能淡化海水的可行方案，该方案一旦实施，将会启动近海沙漠地区大规模的建设工程。我国沙漠输水工程试验成功，自行修建的第一条长途沙漠输水工程已全线建成试水，顺利地引黄河水入沙漠。