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關(guān)于土木工程特點(diǎn)及發(fā)展的探討
土木工程是指建造各類(lèi)工程設 施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱(chēng)，以下是小編搜集整理的一篇探究土木工程特點(diǎn)及發(fā)展的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：工程學(xué)是一種融合數學(xué)和自然科學(xué)之應用學(xué)科，需經(jīng)由研究、了解、實(shí)踐并結合專(zhuān)業(yè)判斷等過(guò)程，利用具經(jīng)濟價(jià)值之自然物質(zhì)與能源，以改進(jìn)人類(lèi)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(mén)，其他軍業(yè)工程、化學(xué)工程、生物工程、農業(yè)工程、電子工程、機械工程等則不在范圍以?xún)取?/p>
土木工程學(xué)是一種為社會(huì )服務(wù)且參與度高的學(xué)科，如住宅、公共建設、道路、鐵路、橋梁、隧道、水庫、機場(chǎng)等工程皆包含在內。隨土木工程的發(fā)展又劃分出多項領(lǐng)域，包括結構工程、營(yíng)建工程、基礎工程(foundation) 運輸工程、環(huán)境衛生工程(sanitation)水力工程等。本文作者從實(shí)際工作出發(fā)對土木工程的特點(diǎn)及發(fā)展進(jìn)行了全面闡述。
關(guān)鍵詞：土木工程涵義 特點(diǎn) 未來(lái)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(lèi)生活、生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的各類(lèi)工程設施，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(kāi)發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進(jìn)行的勘察、設計、施工等工程技術(shù)活動(dòng)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前土木工程的實(shí)踐和研究己取得顯著(zhù)成就，無(wú)論是結構的力學(xué)分析，還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段，都有了非常大的突破;特別是近若干年，在高層、大跨結構和鋼結構方面成績(jì)尤其驚人。但展望未來(lái)，土木工程領(lǐng)域中仍然有許多課題需要我們進(jìn)一步探討。
二、現代土木工程的特點(diǎn)
(一)建筑材料方面。高強輕質(zhì)的新材料不斷出現。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)已開(kāi)始應用。但是這些材料有些彈性模量偏低，有些價(jià)格過(guò)高，應用范圍受到限制，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(zhù)成果，仍繼續進(jìn)展。
(二)工程地質(zhì)和地基方面。建設地區的工程地質(zhì)和地基的構造及其在天然狀態(tài)下的應力情況和力學(xué)性能，不僅直接決定基礎的設計和施工，還常常關(guān)系到工程設施的選址、結構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)，目前主要仍然是現場(chǎng)鉆探取樣，室內分析試驗，這是有一定局限性的。為適應現代化大型建筑的需要，急待利用現代科學(xué)技術(shù)來(lái)創(chuàng )造新的勘察方法。
(三)工程規劃方面。以往的總體規劃常是憑借工程經(jīng)驗提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設施的規模日益擴大，現在已有必要也有可能運用系統工程的理論和方法以提高規劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會(huì )引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農業(yè)生產(chǎn)等，這類(lèi)工程的社會(huì )效果是有利也有弊。在規劃中，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(zhù)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(diǎn)為700N/mm2以上的鋼材列人了規范;如何合理利用高強度鋼也是一個(gè)重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著(zhù)輕質(zhì)、高強、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。
(二)智能土木結構理論的體系構成
傳統的土木結構是一種被動(dòng)結構，一經(jīng)設計、制造完成后，其性能及使用狀態(tài)將很大程度上存在著(zhù)不可預知性和不可控制性，這就給結構的使用和維護帶來(lái)不便。為了解決這一問(wèn)題，發(fā)展出了在線(xiàn)監測結構，它賦予傳統土木結構以在線(xiàn)監測機制，從而為探知結構內部性能打開(kāi)了窗口，使人員可以方便地了解結構內部物理、力學(xué)場(chǎng)的演變情況，這就是結構智能化的第一層次。在在線(xiàn)監測結構的基礎上，進(jìn)一步增加了監測數據的智能處理機制，使得結構具有自感知、自診斷、自推理的能力，從而使結構實(shí)現了第二層次的智能化。進(jìn)一步在結構中引入自適應及自動(dòng)控制機制，即根據自診斷自推理的成果，由在結構中耦合的作動(dòng)系統做出必要的反應，從而實(shí)現智能控制結構，這就是第三層次的智能化。比如，對結構的開(kāi)裂、變形行為，結構的銹蝕、老化、損傷行為，以及結構的動(dòng)力振動(dòng)行為做出抑制性控制，在更高層次上對結構起到保護和維修作用�？梢�(jiàn)，在結構智能化演化過(guò)程中，按其智能化程度的不同可劃分為如下三個(gè)層次：第一層次：自感知土木結構(Self-sensoryCivilStructure)，它是智能結構的最低級形式;第二層次：自診斷智能土木結構(IntelligentSelf-diagnosticCivilStructure)，具有對前一層次結果的智能化加工處理，包括結構內部力學(xué)物理場(chǎng)的自我計算，對結構特定目標參數的自我診斷，以及以做出結構自身行為的應對策略為目標的自我推理等功能。第三層次：智能控制土木結構(IntelligentControlCivilStructure)，它是智能土木結構的最高形式。
(三)發(fā)展高新技術(shù)，應用結構健康監測，實(shí)現可持續發(fā)展
土木工程在實(shí)際使用過(guò)程中，會(huì )出現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)嚴重的工程事故，帶來(lái)重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，產(chǎn)生嚴重的社會(huì )影響。因此，從建筑建成的一刻起，就要做好健康監測、修復和加固的準備。
隨著(zhù)現代傳感技術(shù)、計算機與通訊技術(shù)、信號分析與處理技術(shù)及結構動(dòng)力分析理論的迅速發(fā)展，人們提出了結構健康監測的概念，給土木工程的發(fā)展帶來(lái)革命性的變化。
結構健康監測系統通過(guò)在結構上安裝各種傳感器，自動(dòng)、實(shí)時(shí)地測量結構的環(huán)境、荷載、響應等，對結構的健康狀況進(jìn)行評估，科學(xué)有效地提供結構養護管理的決策依據，確保結構安全運營(yíng)，延長(cháng)結構使用壽命。
近年來(lái)，大型土木工程特別是大跨度橋梁結構的健康監測技術(shù)成為國內外工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)，通過(guò)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。國內外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結構健康監測系統，如我國的上海徐浦大橋、江陰長(cháng)江公路大橋、東海大橋、香港地區的青馬大橋，韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國Commodore Barry橋和加拿大Confedration橋等。通過(guò)發(fā)展結構健康監測與安全預警，在第一時(shí)間發(fā)現建筑可能出現的問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行修復與加固，既避免了可能出現的建筑事故，也基本解決了建筑過(guò)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(shí)間上的浪費，實(shí)現建筑使用的可持續發(fā)展。
四、結語(yǔ)
由于我國是一個(gè)發(fā)展中國家，經(jīng)濟還不發(fā)達，基礎設施還遠遠不能滿(mǎn)足人民生活和國民經(jīng)濟可持續發(fā)展的要求，所以在基本建設方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專(zhuān)業(yè)活動(dòng)中，都應考慮可持續發(fā)展。這些專(zhuān)業(yè)活動(dòng)包括：建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場(chǎng)等工程的建設，海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。
參考文獻：
[1]段樹(shù)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)于我國工程建設技術(shù)發(fā)展的戰略思考[J].土木工程學(xué)報版，2005.12，38(12).
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