土木工程概论考试复习资料

土木工程概论考试复习题

第1章绪论

1、土木工程：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。

2、基础建设：工厂、矿井、铁道、公路、桥梁、农田水利、商店、住宅、医院、学校、给水排水、

煤气输送等工程建设成为基础建设。

4、可持续发展：是指“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的发展构成危害”。

1、土木工程概论课程的任务

土木工程的范围包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程，铁路工程，桥梁工程，隧道工程，机场工程，地下工程，给水排水工程，港口、码头工程等。

2、土木工程发展历史简述

土木工程的发展经历了古代、近代和现代三个阶段。

现代土木工程的特点有：

①土木工程功能化；②城市建设立体化；③交通工程快速化；④工程设施大型化。

3、土木工程的未来

五纵：从南到北的五条干线，分别为：黑龙江的同江南下直达南海省的三亚市、北京到福州、北京到珠海、内蒙二连浩特到广西河口，重庆到湛江。

七横：是横贯东西的七条主干线，分别为：绥芬河到满洲里、丹东到拉萨、青岛到银川、连云港到新疆霍尔果斯、上海到成都、上海到云南瑞丽、衡阳到昆明。

传统材料的改善：目前常用的混凝土强度可达C50-C60（强度为50-60MPa）,特殊工程可达C80-C100，今后将会有C400的混凝土出现，而常用的混凝土可达C100左右。

土木工程目前面临的形势是：

①信息(包括计算机、通讯、网络等)工业的迅猛发展。②航空、航天事业等高科技事业的发展。③

地球上居住人口激增，而地球上的土地资源是有限的，并且会因过度消耗而日益枯竭。④生态环境受到严重破坏，随着工业的发展、技术的进步而人类生存环境却日益恶化。

③智能化交通一般包括以下几个系统：A、先进的交通管理系统；B、交通信息服务系统；C、车辆控制系统；D、车辆调度系统；F、公共交通系统等。它应具有信息收集，快速处理，优化决策，大型可视化系统等功能。

④土木工程分析的仿真系统用此技术指导设计可大大提高工程结构的可靠性。

（6）土木工程的可持续发展

在建设与使用土木工程过程中与能源消耗，资源利用，环境保护，生态平衡有密切关系，对贯彻“可持续发展”原则影响很大。

第2章土木工程材料

1、土木工程材料：任何土木工程建(构)筑物(包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等)都是用相应材料按一定的要求建造成的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。

早期使用的土木工程材料有砖、瓦、砂、石、灰、木材等。

2、天然砂：由自然条件作用(主要是岩石风化)而形成的，粒径在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。

3、硅酸盐水泥：根据国家标准(GB175—92)规定，凡由硅酸盐水泥熟料，0~5％石灰石或粒化高

炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。

4、绿色建材：其含义是指：采用清洁的生产技术，少用天然资源、大量使用工业或城市固体废弃物和农植物秸秆，生产无毒，无污染、无放射性，有利于环保与人体健康的建材。

砖、瓦、砂、石、灰可统称为地方材料，由于其工程用量大，原料价格低，一般都在当地或附近地区采购。

（1）砖砖是一种常用的砌筑材料。广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。

按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。

标准粘土砖的尺寸为：240mm＊115mm＊53mm

优点：原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低，体积小，便于组合。

缺点：毁田取土量大、能耗高、砖自重大，施工生产中劳动强度高、工效低。

（3）砂砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。砂一般分为天然砂和人工砂两类。按其产源不同，天然砂可分为：河砂、海砂和山砂。

配臵混凝土时，应选用中砂。砖砌体以使用中砂为宜，颗粒不得大于2.5mm。对于光滑的抹面及勾缝应使用细砂。

（4）石凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材。

砂称为细骨料，石子称为粗骨料，石子分碎石和卵石。由岩石经过自然条件作用而形成的颗粒径大于5mm的颗粒称为卵石。

（5）灰凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。胶凝材料可分为无机与有机两大类。无机胶凝材料可按照其硬化条件分为气硬性与水硬性两种。只能在空气中硬化的称为气硬性胶凝材料，如石膏、石灰。既能在空气中又能在水中硬化的称为水硬性胶凝材料，如水泥。

2、木材木材具有很多优点，如轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低；木纹美丽；装饰性好等。但木材也有缺点，如构造不均匀，各向异性；易吸湿、吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形；易燃、易腐等。

影响木材强度的主要因素为含水率(一般含水率高，强度降低)，温度(温度高，强度降低)，荷载作用时间(持续荷载时间长，强度下降)及木材的缺陷(木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等)。

工程中木材又常分为原木、锯材及各类人造板材。

4、钢材

优点：钢材品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切强度都很高。有一定的塑性和很好的韧性、良好的加工性能。

4、水泥水泥是水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料。

（1）水泥的定义和分类

水泥按其用途及性能分为三类：通用水泥、专用水泥、特性水泥。

水泥按其主要水硬性物质名称分为：硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥，磷酸盐水泥，以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。

（2）硅酸盐水泥

水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝；随着塑性的消失，水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥的终凝；水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。

（3）其他品种水泥有：快硬硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀水泥。

5、混凝土混凝土(简写为砼)是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。混凝工具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点；同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，使用范围十分广泛。

①混凝土的种类

按胶凝材料不同，分为水泥混凝土(又叫普通混凝土)、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分为重混凝土(ρ>2600kg／m3)、普通混凝土(1950~2600kg／m3)、轻混凝土(ρ<1950kg／m3)；按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等；按施工工艺不同，又分为喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。

为了克服混凝土抗拉强度低的缺陷，将水泥混凝土与其他材料复合，出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土及聚合物浸渍混凝土等。

②普通混凝土普通混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。

③特种混凝土A、轻骨料混凝土B、纤维增强混凝土(简称FRC)C、聚合物混凝土D、碾压混凝土

E、自密实混凝土

④钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土

钢筋混凝土是指配臵钢筋的混凝土。

预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土，通过张拉钢筋，产生预应力。预应力的产生，按张拉钢筋的方法可分为机械法、电热法和化学法；按施加预应力的顺序可分为先张法和后张法。

钢筋与混凝土一起使用的原因：1、钢筋与混凝土有近似相同的线膨胀系数。2、钢筋与混凝土有着良好的粘结力。3、氢氧化钙提供的碱性环境，在钢筋表面形成了一层钝化保护膜，是钢筋在中性与酸性环境下更不易腐蚀。

（6）现在土木工程材料

高强度混凝土：以前高强度混凝土是指强度等级在C45级以上的混凝土。现在高强度混凝土是指强度等级在C60级以上的混凝土。目前已知最高强度为C200。

高性能混凝土：是一种能符合特殊性能综合与均匀性要求的混凝土，此种混凝土往往不能用常规的混凝土组成材料和通常的搅拌、浇捣和养护习惯做法而获得。其主要指标有：超高的强度、低渗透性、良好的结构性能、优越的耐久性、可观的经济效益、环保性。

纤维混凝土：在混凝土中加入合成材料纤维或钢纤维，由纤维和水泥基料组成的复合材料的统称。水泥、砂浆与混凝土的主要缺点是：抗拉强度低、极限延展伸缩率小、性脆，加入抗拉强度高、延展伸缩率大、抗碱性好的纤维，可以克服这些缺点。

纤维混凝土是增强塑性混凝土的抗拉能力。

（8）绿色建材

①绿色建材是指采用建材卫生生产技术生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于保护和人体健康安全的建筑和装饰材料。“绿色”可归纳成八个字：“环保、健康、安全、节能”。

第3章基础工程

1、基础：将上部结构荷载传递给地基、连接上部结构与地基的下部结构称为基础，地基是指承托基础的场地。

2、沉降缝：是指从建筑物的屋顶到基础全部分开，分割成若干个长高比较小、整体刚度较好、体型简单和自成沉降体系的单元。

3、沉井：是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重量克服外壁摩擦力后下沉至设计标高，然后经过混凝土封底，并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他构筑物的基础。

4、地基处理：是指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的设计要求，地基需经过人工处理的过程。

工程地质、基础工程、地基处理都是土木工程专业知识的重要组成部分。

1、岩石工程勘察

岩石工程勘察的目的主要是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区作出工程地质评价。

工程地质勘察的任务：是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性状的影响，并结合工程设计、施工条件，以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提出解决问题的决策性具体建议，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。

工程地质勘察可分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。

（1）工程地质测绘工程地质测绘就是填绘工程地质图，根据野外调查综合研究勘察区的地质条件，填绘在适当比例尺地形图上加以综合反映。常用的工程地质测绘方法有像片成图法和实地测绘法。

（2）工程地质勘探方法勘探的方法主要有钻探、井探、槽探、洞探和地球物理勘探等。

钻探是勘探方法中应用最广泛的一种，它采取原状土样以供室内试验，确定土的物理性质、力学性质指标。钻探的钻进方式可分为回转式、冲击式、振动式、冲洗式四种。

地球物理勘探简称物探，它是通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。

（3）2、浅基础

通常把位于天然地基上、埋臵深度小于5m的一般基础(柱基或墙基)以及埋臵深度虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础(如箱形基础)，统称为天然地基上的浅基础。

如果地基属于软弱土层(通常指承载力低于100kPa的土层)，或者上部有较厚的软弱土层，不适于做天然地基上的浅基础时，也可将浅基础做在人工地基上。

灰土----用石灰和土按三分石灰和七分粘性土（体积比）配臵而成，也成三七灰土。

（1）浅基础的类型

浅基础可以按基础刚度的不同分为：①刚性基础，是由砖、毛石、素混凝土和灰土等材料做成的基础。②扩展基础，当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础。浅基础还可以按构造类型的不同分为：①独立基础；②条形基础；③筏板基础和箱形基础；

3、深基础

位于地基深处承载力较高的土层上，埋臵深度大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础。深基础有桩基础、地下连续墙、沉井和墩基础四种常用类型。

（1）桩基础按桩身材料划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其他组合材料桩等。按施工方法分为预制桩、灌注桩两大类。按成桩过程中的挤土效应分为挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。按达到承载力极限状态时桩的荷载传递主要方式分为端承型桩和摩擦型桩。

4、减少不均匀沉降的措施

当遇到地基不均匀、建筑物平面形状复杂、高差悬殊等情况时，○1、在建筑物的特定部位设臵沉降缝；○2、还应合理安排建筑物间的距离；○3、尽可能采用轻型结构以减轻建筑物的自重；○4、在砌体结构中设臵圈梁以增强结构整体性；○5、合理安排施工顺序和采用合理的施工方法等。

5、地基处理

（1）地基处理的对象与目的①地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。②地基处理的目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件，保证地基的稳定性，降低地基的压缩性、减少沉降，消除特殊土的湿陷性、膨胀性和冻胀性。