一、公共土木工程的概念與特征
土木工程是建造各類(lèi)工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。它既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)維修等技術(shù)活動(dòng);也指工程建設(shè)的對(duì)象,即建造在地上或地下、陸上或水中
,直接或間接為人類(lèi)生活、生產(chǎn)、軍事、科研服務(wù)的各種工程設(shè)施,例如房屋、道路、鐵路、運(yùn)輸管道、隧道、橋梁、運(yùn)河、堤壩、港口、電站、飛機(jī)場(chǎng)、海洋平臺(tái)、給水和排水以及防護(hù)工程等。
建造工程設(shè)施的物質(zhì)基礎(chǔ)是土地、建筑材料、建筑設(shè)備和施工機(jī)具。借助于這些物質(zhì)條件,經(jīng)濟(jì)而便捷地建成既能滿足人們使用要求和審美要求,又能安全承受各種荷載的工程設(shè)施,是土木工程學(xué)科的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。
土木工程歷史上的三次飛躍
對(duì)土木工程的發(fā)展起關(guān)鍵作用的,首先是作為工程物質(zhì)基礎(chǔ)的土木建筑材料,其次是隨之發(fā)展起來(lái)的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)。每當(dāng)出現(xiàn)新的優(yōu)良的建筑材料時(shí),土木工程就
會(huì)有飛躍式的發(fā)展。
人們?cè)谠缙谥荒芤揽磕嗤痢⒛玖霞捌渌烊徊牧蠌氖聽(tīng)I(yíng)造活動(dòng),后來(lái)出現(xiàn)了磚和瓦這種人工建筑材料,使人類(lèi)第一次沖破了天然建筑材料的束縛。中國(guó)在公元前十一世紀(jì)
的西周初期制造出瓦。最早的磚出現(xiàn)在公元前五世紀(jì)至公元前三世紀(jì)戰(zhàn)國(guó)時(shí)的墓室中。磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學(xué)性能,可以就地取材,而又易于加工制作。
磚和瓦的出現(xiàn)使人們開(kāi)始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。直至18~19世紀(jì),在長(zhǎng)達(dá)兩千多年時(shí)間里,磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料,為人類(lèi)文明作出了偉大的貢獻(xiàn),甚至在目前還被廣泛采用。
鋼材的大量應(yīng)用是土木工程的第二次飛躍。
十七世紀(jì)70年代開(kāi)始使用生鐵、十九世紀(jì)初開(kāi)始使用熟鐵建造橋梁和房屋,這是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前奏。
從十九世紀(jì)中葉開(kāi)始,冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高、延性好、質(zhì)量均勻的建筑鋼材,隨后又生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼絲、鋼索
。于是適應(yīng)發(fā)展需要的鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展。除應(yīng)用原有的梁、拱結(jié)構(gòu)外,新興的桁架、框架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)逐漸推廣,出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)形式百花爭(zhēng)艷的局面。
建筑物跨徑從磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的幾米、幾十米發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)的百米、幾百米,直到現(xiàn)代的千米以上。于是在大江、海峽上架起大橋,在地面上建造起摩天大樓和高聳鐵塔,甚至在地面下鋪設(shè)鐵路,創(chuàng)造出前所未有的奇跡。
土木工程的特點(diǎn)
建造一項(xiàng)工程設(shè)施一般要經(jīng)過(guò)勘察、設(shè)計(jì)和施工三個(gè)階段,需要運(yùn)用工程地質(zhì)勘察、水文地質(zhì)勘察、工程測(cè)量、土力學(xué)、工程力學(xué)、工程設(shè)計(jì)、建筑材料、建筑設(shè)備、工程機(jī)械、建筑經(jīng)濟(jì)等學(xué)科和施工技術(shù)、施工組織等領(lǐng)域的知識(shí)
,以及電子計(jì)算機(jī)和力學(xué)測(cè)試等技術(shù)。因而土木工程是一門(mén)范圍廣闊的綜合性學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工程實(shí)踐的發(fā)展,土木工程這個(gè)學(xué)科也已發(fā)展成為內(nèi)涵廣泛、門(mén)類(lèi)眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合體系。
土木工程是伴隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。它所建造的工程設(shè)施反映出各個(gè)歷史時(shí)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化、科學(xué)、技術(shù)發(fā)展的面貌,因而土木工程也就成為社會(huì)歷史發(fā)展的見(jiàn)證之一。
遠(yuǎn)古時(shí)代,人們就開(kāi)始修筑簡(jiǎn)陋的房舍、道路、橋梁和溝澶,以滿足簡(jiǎn)單的生活和生產(chǎn)需要。后來(lái),人們?yōu)榱诉m應(yīng)戰(zhàn)爭(zhēng)、生產(chǎn)和生活以及宗教傳播的需要,興建了城池、運(yùn)河、宮殿、寺廟以及其他各種建筑物。
許多著名的工程設(shè)施顯示出人類(lèi)在這個(gè)歷史時(shí)期的創(chuàng)造力。例如,中國(guó)的長(zhǎng)城、都江堰、大運(yùn)河、趙州橋、應(yīng)縣木塔,埃及的金字塔,希臘的巴臺(tái)農(nóng)神廟,羅馬的給水工程、科洛西姆圓形競(jìng)技場(chǎng)(羅馬大斗獸場(chǎng)),以及其他許多著名的教堂、宮殿等。
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