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關(guān)于土木工程特點及發(fā)展的探討
土木工程是指建造各類工程設(shè) 施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱，以下是小編搜集整理的一篇探究土木工程特點及發(fā)展的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：工程學(xué)是一種融合數(shù)學(xué)和自然科學(xué)之應(yīng)用學(xué)科，需經(jīng)由研究、了解、實踐并結(jié)合專業(yè)判斷等過程，利用具經(jīng)濟價值之自然物質(zhì)與能源，以改進人類生活與生命的發(fā)展。工程學(xué)又枝出許多領(lǐng)域，工程學(xué)范圍限于土木工程、環(huán)境工程等與環(huán)境相關(guān)之學(xué)門，其他軍業(yè)工程、化學(xué)工程、生物工程、農(nóng)業(yè)工程、電子工程、機械工程等則不在范圍以內(nèi)。
土木工程學(xué)是一種為社會服務(wù)且參與度高的學(xué)科，如住宅、公共建設(shè)、道路、鐵路、橋梁、隧道、水庫、機場等工程皆包含在內(nèi)。隨土木工程的發(fā)展又劃分出多項領(lǐng)域，包括結(jié)構(gòu)工程、營建工程、基礎(chǔ)工程(foundation) 運輸工程、環(huán)境衛(wèi)生工程(sanitation)水力工程等。本文作者從實際工作出發(fā)對土木工程的特點及發(fā)展進行了全面闡述。
關(guān)鍵詞：土木工程涵義 特點 未來發(fā)展方向
一、土木工程的涵義
土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產(chǎn)活動有關(guān)的各類工程設(shè)施，如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設(shè)施應(yīng)用材料、工程設(shè)備在土地上所進行的勘察、設(shè)計、施工等工程技術(shù)活動。經(jīng)過多年的發(fā)展，目前土木工程的實踐和研究己取得顯著成就，無論是結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析，還是結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論和方法以及結(jié)構(gòu)的施工手段，都有了非常大的突破;特別是近若干年，在高層、大跨結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)方面成績尤其驚人。但展望未來，土木工程領(lǐng)域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。
二、現(xiàn)代土木工程的特點
(一)建筑材料方面。高強輕質(zhì)的新材料不斷出現(xiàn)。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)已開始應(yīng)用。但是這些材料有些彈性模量偏低，有些價格過高，應(yīng)用范圍受到限制，因而尚待作新的探索。另外，對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性，雖已取得顯著成果，仍繼續(xù)進展。
(二)工程地質(zhì)和地基方面。建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)和地基的構(gòu)造及其在天然狀態(tài)下的應(yīng)力情況和力學(xué)性能，不僅直接決定基礎(chǔ)的設(shè)計和施工，還常常關(guān)系到工程設(shè)施的選址、結(jié)構(gòu)體系和建筑材料的選擇，對于地下工程影響就更大了。工程地質(zhì)和地基的勘察技術(shù)，目前主要仍然是現(xiàn)場鉆探取樣，室內(nèi)分析試驗，這是有一定局限性的。為適應(yīng)現(xiàn)代化大型建筑的需要，急待利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來創(chuàng)造新的勘察方法。
(三)工程規(guī)劃方面。以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經(jīng)驗提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設(shè)施的規(guī)模日益擴大，現(xiàn)在已有必要也有可能運用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，這類工程的社會效果是有利也有弊。在規(guī)劃中，對于趨利避害要作全面的考慮。
三、土木工程的發(fā)展趨勢
(一)高性能材料的發(fā)展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經(jīng)把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復(fù)合材料也將向著輕質(zhì)、高強、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。
(二)智能土木結(jié)構(gòu)理論的體系構(gòu)成
傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)是一種被動結(jié)構(gòu)，一經(jīng)設(shè)計、制造完成后，其性能及使用狀態(tài)將很大程度上存在著不可預(yù)知性和不可控制性，這就給結(jié)構(gòu)的使用和維護帶來不便。為了解決這一問題，發(fā)展出了在線監(jiān)測結(jié)構(gòu)，它賦予傳統(tǒng)土木結(jié)構(gòu)以在線監(jiān)測機制，從而為探知結(jié)構(gòu)內(nèi)部性能打開了窗口，使人員可以方便地了解結(jié)構(gòu)內(nèi)部物理、力學(xué)場的演變情況，這就是結(jié)構(gòu)智能化的第一層次。在在線監(jiān)測結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步增加了監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能處理機制，使得結(jié)構(gòu)具有自感知、自診斷、自推理的能力，從而使結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了第二層次的智能化。進一步在結(jié)構(gòu)中引入自適應(yīng)及自動控制機制，即根據(jù)自診斷自推理的成果，由在結(jié)構(gòu)中耦合的作動系統(tǒng)做出必要的反應(yīng)，從而實現(xiàn)智能控制結(jié)構(gòu)，這就是第三層次的智能化。比如，對結(jié)構(gòu)的開裂、變形行為，結(jié)構(gòu)的銹蝕、老化、損傷行為，以及結(jié)構(gòu)的動力振動行為做出抑制性控制，在更高層次上對結(jié)構(gòu)起到保護和維修作用。可見，在結(jié)構(gòu)智能化演化過程中，按其智能化程度的不同可劃分為如下三個層次：第一層次：自感知土木結(jié)構(gòu)(Self-sensoryCivilStructure)，它是智能結(jié)構(gòu)的最低級形式;第二層次：自診斷智能土木結(jié)構(gòu)(IntelligentSelf-diagnosticCivilStructure)，具有對前一層次結(jié)果的智能化加工處理，包括結(jié)構(gòu)內(nèi)部力學(xué)物理場的自我計算，對結(jié)構(gòu)特定目標(biāo)參數(shù)的自我診斷，以及以做出結(jié)構(gòu)自身行為的應(yīng)對策略為目標(biāo)的自我推理等功能。第三層次：智能控制土木結(jié)構(gòu)(IntelligentControlCivilStructure)，它是智能土木結(jié)構(gòu)的最高形式。
(三)發(fā)展高新技術(shù)，應(yīng)用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
土木工程在實際使用過程中，會出現(xiàn)不同程度的損傷或性能退化，這將影響起承載能力和耐久性，甚至引發(fā)嚴(yán)重的工程事故，帶來重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，產(chǎn)生嚴(yán)重的社會影響。因此，從建筑建成的一刻起，就要做好健康監(jiān)測、修復(fù)和加固的準(zhǔn)備。
隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)、計算機與通訊技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)動力分析理論的迅速發(fā)展，人們提出了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的概念，給土木工程的發(fā)展帶來革命性的變化。
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結(jié)構(gòu)上安裝各種傳感器，自動、實時地測量結(jié)構(gòu)的環(huán)境、荷載、響應(yīng)等，對結(jié)構(gòu)的健康狀況進行評估，科學(xué)有效地提供結(jié)構(gòu)養(yǎng)護管理的決策依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)安全運營，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。
近年來，大型土木工程特別是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測技術(shù)成為國內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點，通過科研和工程技術(shù)人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內(nèi)外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區(qū)的青馬大橋，韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國Commodore Barry橋和加拿大Confedration橋等。通過發(fā)展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全預(yù)警，在第一時間發(fā)現(xiàn)建筑可能出現(xiàn)的問題，及時進行修復(fù)與加固，既避免了可能出現(xiàn)的建筑事故，也基本解決了建筑過快老化損壞，不得不拆去重修的尷尬局面，及由此造成的大量經(jīng)濟、資源、時間上的浪費，實現(xiàn)建筑使用的可持續(xù)發(fā)展。
四、結(jié)語
由于我國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟還不發(fā)達，基礎(chǔ)設(shè)施還遠遠不能滿足人民生活和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求，所以在基本建設(shè)方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業(yè)活動中，都應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專業(yè)活動包括：建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設(shè)，海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。
參考文獻：
[1]段樹金.土木工程概論[M].北京：中國鐵道出版社，2005.
[2]劉西拉 等.關(guān)于我國工程建設(shè)技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略思考[J].土木工程學(xué)報版，2005.12，38(12).
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