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1、土木工程的发展现状和未来趋势一、土木工程的含义土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备 和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象， 即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、 军事、科 研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、 铁路、运输管道、隧道、桥梁、运 河、堤坝、港口、电站、飞机场、 海洋平台、给水和排水以及防护工程等。土 工工程具有专业性强、跨学科多、施工时间长、加工一次成型、投资高、价值大的特点。二、土木工程的发展现状土木工程的发展贯通古今，它同社会、经济，特别是与科学、技术的发展有密 切联系。土木工程内涵丰富，而
2、就其本身而言，则主要是围绕着材料、施工、 理论三个方面的演变而不断发展的。以 17世纪工程结构开始有定量分析，作为 近代土木工程的开端；把第二次世界大战后科学技术的突飞猛进，作为现代土木工程的起点。15世纪以后，随着近代自然科学的诞生和发展，近代土木工程开始在理论 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，使土木工程成 为有理论基础的独立学科。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
4、，创造了冻土铁路运行时速的世界纪录，所创新的冻土成套工程技术达到国际领先水平。截 止到2010年底，我国高铁投入运营里程达 8358公里，高速铁路运营里程高居 世界第一。目前，我国高速铁路在建规模超过1万公里。到2012年新建高速铁路总规模将达到万公里，我国已成为世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。截止到2010年底，全国公路网总里程达到万公里，5年增加万公里。“十一五”末高速公路里程达到万公里，居世界第二位，高速公路进一步实现了大 规模跨省贯通，加强了各大区域间的经济交流。2010年，我国公路运输共发送旅客亿人、旅客周转量149
5、14亿人公里、发送货物亿吨、货物周转量 43005亿 吨公里。截止到2010年底，全国规模以上港口数量为 96个，拥有生产用码头泊位 32148个，其中万吨级及以上泊位1659个。2010年，全国规模以上港口货物吞 吐量达亿吨。其中沿海港口货物吞吐量亿吨，内河港口货物吞吐量亿吨；全国 规模以上港口集装箱吞吐量13060万标准箱。我国港口吞吐量已经连续 6年保 持世界第一。港口建设取得显著成效，成为带动临港工业、促进区域经济发展的引擎。截止到2010年底，民用航空航线里程为万公里，比 2005年底增长年均 增长 “十一五”期间，我国民航航空业务规模快速增长，已成为全球第二大 航空运输系统。截止到
6、2010底，民用飞机达1604架，是2005年的倍；2010年, 全国民航共发送旅客亿人，比2005年增长年均增长旅客周转量亿人公里， 比2005年增长年均增长%共发送货物万吨，比2005年增长年均增长% 货物周转量亿吨公里，比2005年增长年均增长航空运输已成为大众化的 出行方式。截止到2010年底，管线总里程从“十五”末的万公里增加到万公里，比2005 年底增长年均增长 2010年，管道输油（气）能力为49189万吨，比2005 年增长年均增长 2004年建成投产的西气东输管线，以总长 3856公里成为 我国第一条超长距离、大口径、高压力、大输量的天然气管线。2008年2月正式开工建设、2
7、009年底西段投运、计划2011年全线建成投运的西气东输二线工 程，在与中亚天然气管道实现对接后，干线和支线总长度超过1万公里，是迄今世界上距离最长、等级最高的天然气输送管道。三、土木工程的发展趋势第二次世界大战后，现代科学技术飞速发展，土木工程也进入了一个新时代。 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。1、轻质高强材料的发展中国从60年代起普遍推广了钮硅系列和其他系列的低合金钢，大大节约
8、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。标号为500600号的水泥已在工程中普遍应用，近年来 轻集料混凝土和加 气混凝土已用于高层建筑。例如美国休斯敦的贝壳广场大楼，用普通混凝土只 能建35层，改用了陶粒混凝土，自重大大减轻，用同样的造价建造了52层。而大跨、高层、结构复杂的工程又反过来要求混凝土进一步轻质、高强化。高强钢材与高强混凝土的结合使预应力结构得到较大的发展。中国在桥梁工程、房屋工程中广泛采用预应力混凝土结构。近10年来，我们先后修建了许 多世界级的跨海大桥（杭州湾大桥、钱塘江大桥和目前正在建设的港珠澳大桥）
9、； 先张法和后张法的预应力混凝土屋架、吊车梁和空心板在工业建筑、民用建筑、高速公路、铁路建设、港口码头、水利工程中更是应用普遍和广泛。钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄 罗斯等国家已经把屈服点为700Vmm数上的钢材列入了规范；如何合理利用 高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其它复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。2、电脑软件技术的广泛应用随着电脑软件和计算机的应用普及和结构计算理论日益完善，计算结果将更能 反映实际情况，从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。现在土工工 程的图纸设计、招投标、工程量清单、工程造价、工程计量
10、、分包采购、资质 和人员管理、施工管理、工程检测、施工监控、工程检验、资料整理、原材管 理、事故分析、隐患处理等方面，已经全部采用或使用计算机技术或计算机基 础上其他应用，极大的提高了工程建设的工作效率，加快数据的处理和问题的 解决，推动了工程建设的极大发展，完善了工程建设的手段。未来人们将会利 用计算机新技术和新应用，设计出更为优化的产品和软件进行土木工程建设，以缩短工期、提高经济效益、减少劳动强度、节约工程投资成本。3、土工工程的环境关注现代土木工程与环境关系更加密切，在从使用功能上考虑使它造福人类的同时， 还要注意它与环境的谐调问题。现代生产和生活时刻排放大量废水、废气、废 渣和噪声，污
11、染着环境。环境工程，如废水处理工程等又为土木工程增添了新 内容。核电站和海洋工程的快速发展，又产生新的引起人们极为关心的环境问 题。环境问题越来越受到重视，土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、 海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关，都与土木工程 有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。目前随着我国的经济发展达到一定阶段，国家开始关注环境问题。上至国家层 面，出台各种环境法律法规和新的硬性管理规定，下至各省各地，推出诸多与 之配套的环保管理措施，同时环保问题的执行和落实，也成为各级政府是否履 行主体责任十分重要的一方面。
12、工程建设是国家环境战略非常重要的一方面，因为近几年来我国基础设施投资涵盖交通、水利、机场、港口、码头方方面面， 工程环评、工程建设环保管理、工程环保竣工验收更是狠抓严管。许多不符合 环保要求的立项项目严禁开工建设，违反环保要求的工程项目有多名责任人员 被处理。所以未来的土木工程建设，必须要关注环境问题，达到工程与自然的 和谐统一。4、工程建设的工业化工程建设预制装配化的潮流在 50年代后席卷了以建筑工程为代表的许多土木工 程领域。30年来城市工业与民用建筑面积达 23亿多米，其中住宅10亿米，都 是推行标准化完成的。装配化不仅对房屋重要，也在中国桥梁建设中引出装配 式轻型拱桥。在标准化向纵深发
13、展的同时，种种现场机械化施工方法在70年代以后发展得特别快。采用了同步液压千斤顶的滑升模板广泛用于高耸结构。1975 年建成的加拿大 多伦多电视塔高达553米，施工时就用了滑模。钢制大型 模板、 大型吊装设备与混凝土自动化搅拌楼、 混凝土搅拌输送车、输送泵等相结合，形 成了一套现场机械化施工工艺，使传统的现场灌筑混凝土方法获得了新生命， 在高层、多层房屋和桥梁中部分地取代了装配化，成为一种发展很快的方法。大跨度建筑的形式层出不穷，薄壳、悬索、网架和 充气结构覆盖大片面积，满 足种种大型社会公共活动的需要。1959年巴黎建成多波双曲薄壳的跨度达 210 米；1976年美国新奥尔良建成的网壳穹顶直
14、径为米；1975年美国密歇根庞蒂亚克体育馆充气塑料薄膜覆盖面积达 35000多米，可容纳观众8万人。中国也建成 了许多大空间结构，如上海体育馆圆形网架直径110米，北京工人体育馆悬索屋 面净E套为94米。大跨建筑的设计也是理论水平的一个标志，从材料特性、结构分析、结构抗力 计算到极限状态理论，在土木工程各个分支中都得到充分发展。50年代美国、苏联开始将可靠性理论引入土木工程领域。土木工程的可靠性理论建立在作用 效应和结构抗力的概率分析基础上。 工程地质、土力学和岩体力学的发展为研究 地基、基础和开拓地下、水下工程创造了条件。计算机不仅用以辅助设计，更作为优化手段；不但运用于结构分析，而且扩展
15、到建筑、规划领域。建筑的工业化是我国建筑业发展的必然趋势，我们要正确 理解建筑产品标准化和多样化的关系，尽量实现标准化生产；要建立适应社会 化大生产方式的科学管理体制，采用专业化、联合化、区域化的施工组织形式,同时还要不断推进新材料、新工艺的使用。5、海底建筑与地下建筑随着地上空间的减少，人类把注意力也越来越多地转移到地下空间，21世纪的土木工程将包括海底的世界和外太空。我国目前修建的高铁就是节约空间的一 个最好的证明，为我国减少占用许多耕地和林地。另外，目前我国大力进行的 地铁工程建设、偏远山区的隧道建设、沿海区域的一体化海底隧道等就很说明 问题，既节约土地，又无碍通行，给未来的工程建设发展
16、指明了发展趋势和方向。6、新能源的多样需求新能源的多样需求是当前世界各国极为关注的问题，是各国赖以持久发展 的基石，同时也是保证各国能源供给安全的战略要求，于是寻找新的替代能源、 满足各国能源多样化的要求是 21世纪人类必须解决的重大课题。寻找新能源的 过程非常艰难，但也充满挑战，对土木工程提出了新的要求和发展机遇。如中 国近些年的南海造岛、大型吊装设备、深海钻井平台、超大型油轮建设，就是应对新形势下的工程建设的最佳说明。未来土工工程的发展要适应人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、 精密、设备现代化的各类工程建设高速发展的要求，一方面可以高质量和快速 施工，另一方面要提高经济效益。高强轻质的新材料不断出现，比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）已开始应用，显著提高钢材和混凝土的 强度和耐久性，而且发展仍在继续。目前工程地质和地基的勘察技术，主要依靠现场钻探取样及室内分析试验，已 经无法适应现代化大型建筑的需要，迫切需要利用现代科学技术创造出新的勘察方法。随着土木工程设施规模的日益扩大，原来凭借经验提出若干方案并从中选优确 定
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