《土木工程概論》PPT課件(2).pptVIP

劉偉慶,土木工程概論,第一講 土木工程的內(nèi)涵和發(fā)展簡史 第二講 土木工程材料、荷載及基本結(jié)構(gòu)形式 第三講 建筑工程 第四講 橋梁工程 第五講 地下工程、道路與鐵路工程 第六講 港口、海洋、給排水與環(huán)境工程 第七講 土木工程防災減災 第八講 土木工程的建設與使用,課程主要內(nèi)容,第一講 土木工程的內(nèi)涵 和發(fā)展簡史,工 程 將自然科學的原理應用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門中去而形成的各學科的總稱。 如土木工程、水利工程、冶金工程、機電工程、化學工程、海洋工程、生物工程等。 這些學科是應用數(shù)學、物理學、化學、生物學等基礎科學的原理，結(jié)合在科學實驗及生產(chǎn)實踐中所積累的技術(shù)經(jīng)驗而發(fā)展出來的。 辭海（1999年版），上海辭書出版社，第1452頁,工程領域成為一個整體在傳統(tǒng)上分為五個主要分支：土木工程、機械工程、采礦冶金工程、化學工程、電力工程。 現(xiàn)代工程領域已經(jīng)擴大，而且各分支的界限也沒有明確的規(guī)定。 劍橋百科全書，中國友誼出版社，第401頁,土木工程，Civil Engineering，是利用偉大的自然資源為人類造福的藝術(shù)（倫敦土木工程師學會的皇家特許狀闡明的定義，1828年）。 包括設計和建造公共設施房屋、橋梁、隧道、航道、運河、街道、排水系統(tǒng)、鐵路和航空港的工程學科。 Civil Engineering一詞是英國工程師J.斯米頓(1724-1794)在1750年最先使用的。（劍橋百科全書，中國友誼出版社，第261頁）,土木工程的定義：,國務院學位委員會在學科簡介中定義為：土木工程是建造各類工程設施的科學技術(shù)的總稱，它既指工程建設的對象，即建在地上、地下、水中的各種工程設施，也指所應用的材料、設備和所進行的勘測設計、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)。,學科、專業(yè)目錄 （國務院學位委員會，1997年頒布） 0814 土木工程 081401 巖土工程 081402 結(jié)構(gòu)工程 081403 市政工程 081404 供熱、供燃氣、通風及空調(diào)工程 081405 防災減災工程及防護工程 081406 橋梁與隧道工程,土木工程包括： 建筑工程 Building Engineering 鐵路工程 Railway Engineering 公路與城市道路工程 Highway Engineering 橋梁工程 Bridge Engineering 地下工程 Underground Engineering 水利工程 Hydraulic Engineering 港口工程 Harbour Engineering 海洋工程 Offshore Engineering 給水與排水工程 Water Supply and Waste Water Engineering 環(huán)境工程 Environmental Engineering,土木工程需要解決的問題,人類生存的需要（空間、通道、環(huán)境等）目的 抵抗自然災害、人為破壞存在原因 充分發(fā)揮材料的作用物質(zhì)基礎 土木工程施工與組織管理最終歸宿,土木工程具有四個基本屬性,社會性 隨社會不同歷史時期的科學技術(shù)和管理水平而發(fā)展 綜合性 綜合應用多種工程技術(shù)，進行勘測、設計和施工的成果 實踐性 影響因素多、復雜，對實踐依賴性強 技術(shù)、經(jīng)濟和藝術(shù)的統(tǒng)一性。,業(yè)務培養(yǎng)目標： 本專業(yè)培養(yǎng)掌握工程力學、流體力學、巖石力學和市政工程學科的基本理論和基本知識，具備從事土木工程的項目規(guī)劃、設計、研究開發(fā)、施工及管理的能力，能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、橋梁、礦井等的設計、研究、施工、教育、管理投資、開發(fā)部門從事技術(shù)或管理工作的高級技術(shù)人才。,業(yè)務培養(yǎng)要求： 本專業(yè)學生主要學習工程力學、流體力學、巖石力學和市政工程學科的基本理論，受到課程設計、實驗儀器操作和現(xiàn)場實際操作等方面的基本訓練，具有從事土木工程的規(guī)劃、設計、研究、施工、管理的基本能力。,畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力： 1、具有扎實的自然科學基礎，了解當代科學技術(shù)的主要應用方面和應用前景； 2、掌握工程力學、流體力學、巖石力學的基本理論，掌握工程規(guī)劃與選型、材料、結(jié)構(gòu)分析與設計、地基處理等方面的知識，掌握有關(guān)建筑機械、電工、工程測量與試驗、施工技術(shù)等方面的基本技術(shù)； 3、具有工程制圖、計算機應用、主要測試儀器使用的基本能力，具有綜合應用各種手段查詢資料、獲取信息的初步能力； 4、了解土木工程主要法規(guī)法規(guī)； 5、具有進行工程設計、試驗、施工、管理和研究的初步能力。,主干課程： 馬克思主義哲學、鄧小平理論、大學英語、VC語言程序設計、制圖、高等數(shù)學、大學物理、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、土木工程材料、工程力學、結(jié)構(gòu)力學、土質(zhì)學與土力學、流體力學、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理、鋼結(jié)構(gòu)設計原理、土木工程施工、地基基礎、混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設計、鋼結(jié)構(gòu)設計。 或巖體力學與巖土工程勘察；或路基路面工程、橋梁工程；或國際工程項目管理、國際工程報價分別對應四個課群組。,專業(yè)主干課設四個課群組，分別為：建筑工程；巖土工程；交通土建。工程管理。 主要實踐性教學環(huán)節(jié) 認識實習、測量實習、工程地質(zhì)實習、專業(yè)實習或生產(chǎn)實習、結(jié)構(gòu)課程設計、畢業(yè)設計或畢業(yè)論文等，一般安排40周左右。 主要專業(yè)實驗 材料力學實驗、建筑材料實驗、結(jié)構(gòu)實驗、土質(zhì)實驗等。 修業(yè)年限 四年。 授予學位 工學學士。,土木工程專業(yè)學生必須具備的基本素質(zhì),自學能力 分析問題、解決問題的能力 表達能力（語言、文字、圖面表達等） 管理、協(xié)調(diào)、公關(guān)能力 經(jīng)濟頭腦 審美觀,對國民經(jīng)濟建設和人民生活具有重要影響，人類的一切活動都離不開土木工程。 工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、通訊、教育等各項事業(yè)，都離不開土木工程。諸如工廠、礦井、鐵路、公路、橋梁、商店、住宅、醫(yī)院、學校、農(nóng)田水利等工程建設，統(tǒng)稱基本建設，都是土木工程的“用武之地”。,土木工程的重要性,是一門不斷發(fā)展的學科，土木工程的進步不僅為人類生產(chǎn)、生活提供了最基本的物質(zhì)保障，而且大大地推進了相關(guān)科學和技術(shù)的進步。 社會向土木工程不斷提出新的需求，推動了土木工程的發(fā)展。 土木工程雖古老，但領域在擴大，要求知識更新、各學科滲透。 土木工程又是一門復雜的綜合性學科，對它的需求客觀上推動了力學、材料科學、地質(zhì)學、測量學、經(jīng)濟學、社會學、機械設備、測量儀器、施工技術(shù)等眾多科學和技術(shù)學科的發(fā)展。,是國民經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵和重要標志。 （1）1983年-1988年，南京市竣工1000萬m2的住宅，平均面積5.38 m2-7.7 m2 /人；北京市1988年竣工住宅600萬m2，列世界城市之冠； （2）遼寧沈陽、江蘇儀征、上海金山等化纖基地的建成，基本解決了穿衣問題； （3）鞍鋼、武鋼、包鋼、攀枝花、馬鞍山、寶鋼等鋼鐵公司的建設，使鋼產(chǎn)量由解放初的15.8萬噸提高到1.2億噸，躍居世界第一； （4）大慶、勝利、華北、遼河、中原、大港等油田相繼投產(chǎn)，解決了石油短缺的問題；,（5）三峽、葛州壩等百萬千瓦以上水電站，開源清河、鎮(zhèn)江諫壁等熱電廠均達100萬千瓦以上，大大緩解了工業(yè)用電； （6）四川、瀘州、吉林、棲霞山、安慶、南京化學公司等解決了國內(nèi)合成氨、尿素、濃硝酸、硫酸、燒堿等化工原料； （7）長春一汽、十堰二汽、洛陽拖拉機總廠，解決了國內(nèi)載重汽車的需求； （8）長江上架起武漢、南京長江大橋，黃河上有濟南、鄭州鐵路橋，現(xiàn)在有武漢二橋、九江大橋，江陰大橋； （9）三門峽、青銅峽、江都水利樞紐、長江三峽等，基本解決了大的水患。,土木工程建設是百年大計。 1994年12月13日，廣東省東莞市一幢八層樓房剛建好還未裝修就跨了，共有8人死亡、3人受傷，屬“未經(jīng)批準、違章施工”的私人建筑； 1994年12月8日，德陽市一幢正在裝修的七層大樓于8日中午坍塌，20多名民工被埋在廢墟里，造成17人死亡、10人受傷的嚴重后果。該大樓主體工程經(jīng)有關(guān)質(zhì)檢部門驗收后曾評定為“優(yōu)良工程”，德陽市建筑公司的“樣板大樓”; 1994年10月2日，廣東省天湖鐵索橋斷裂，200多人跌落湖中，38人溺水身亡、10人受傷，直接經(jīng)濟損失430多萬元。經(jīng)查系“在不具備設計資質(zhì)的情況下，未經(jīng)批準，工程師唐之忠自行設計，親自監(jiān)督”，“判刑5年”；,1995年12月3日，武漢市一幢新建的18層商品住宅樓在結(jié)構(gòu)封頂，進入粉刷階段時，突然傾斜，重心偏差1.442m，由于樓體沉降傾斜速度超過糾偏速度，于“魯班獎”授獎儀式當天26日實施控爆，直接經(jīng)濟損失1000多萬元； 1995年6月3日，韓國三豐百貨大樓倒塌，九個月前，圣水大橋垮蹋，死亡32人。產(chǎn)生質(zhì)量事故的原因：設計、施工、使用等多方面。,土木工程直接與人們的“衣、食、住、行”密切相關(guān)，是一門古老的學科，但是它伴隨著其他相關(guān)領域?qū)W科的發(fā)展、經(jīng)濟建設和社會進步的需要不斷深化，不斷拓展。,考核要求 結(jié)合本課程的基本內(nèi)容、本人的學習體會和興趣，就某一專題撰寫一篇小論文，字數(shù)約25003000字。 要求寫作認真，語句通順；觀點鮮明，論據(jù)充分。 論文選題鼓勵多樣化，反對千篇一律；強調(diào)個人的獨特見解，杜絕抄襲行為；鼓勵針對具體事物展開深入探討，反對內(nèi)容空洞、泛泛而談。 論文屬于科技論文范疇，而不是中學語文中的作文，強調(diào)論文的學術(shù)價值。,經(jīng)歷古代、近代和現(xiàn)代三個歷史時期： 古代從新石器時代（公元前5000年）至17世紀中葉； 近代從17世紀中葉至20世紀中葉的300年間； 現(xiàn)代從20世紀中葉第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今。,土木工程發(fā)展簡史,古代土木工程（新石器時代-17世紀） 萌芽時期 使用石斧、石刀、石錛、石鑿等簡單的工具，采用的材料取自當?shù)氐奶烊徊牧?，如茅草、竹、蘆葦、樹枝、樹皮和樹葉、礫石、泥土等。發(fā)明煅燒加工技術(shù)后，開始使用紅燒土、白灰粉、土坯等，并逐漸懂得使用草筋泥、混合土等復合材料。模仿天然掩蔽物建造居住場所。初期建造的住所僅有“窟穴”和“橧巢”兩種類型。中國發(fā)現(xiàn)的新石器時代遺址超過7000處，遍布全國。其中最早的是河南新鄭裴李崗和河北武安磁山的兩處，距今已有7000-8000年。 特點：采用天然材料和簡單工具建房、筑路、挖渠、造橋，土木工程從無到有。 代表性工程：半坡遺址（約公元前4800-前3600年，中國） 大河村遺址（中國）,半坡遺址 距今 6000余年中國西安,屬新石器時代仰韶文化的一個類型。遺址東西最寬處近200米，南北最長為300多米，總面積約5萬平方米，分為居住、陶窯和墓葬三個區(qū)。居住區(qū)約3萬平方米，較為完整的建筑基址有40余座。居住區(qū)周圍有寬、深各5-6米的壕住塹環(huán)繞。筑或圓或方，房之間散置許多貯藏窖穴。住房建筑環(huán)繞一個廣場布置，中央偏東，有一座面向廣場的大房子，屬方形半地穴式建筑。,新石器時代遺址，有跨距達5-6米、聯(lián)排6-7間的房屋，底層架空，屬于干欄式建筑形式。構(gòu)件之結(jié)點主要是綁扎結(jié)合，但個別建筑已使用榫卯結(jié)合。這種榫卯結(jié)合的方法代代相傳，延續(xù)到后世，為以木結(jié)構(gòu)為主流的中國古建筑開創(chuàng)了先河。,余姚河姆渡遺址 約公元前5000-前3300 中國浙江,索爾茲伯里平原環(huán)狀列石 公元前2500-1500年，英國威爾特郡 歐洲巨石文化遺址，保存最完整的環(huán)狀列石，為原始社會晚期出現(xiàn)的紀念性巨石建筑。布局直徑約32米，石桿高5米余，當中有五座門狀的石塔。據(jù)測，石桿與石門的排列及間距同每年主要節(jié)令日中太陽與月亮起落時所投的陰影有關(guān)。,形成時期 大約自公元前3000年，在材料方面，開始出現(xiàn)經(jīng)過燒制加工的瓦和磚；在構(gòu)造方面，形成木構(gòu)架、石梁柱、券拱等結(jié)構(gòu)體系；在工程內(nèi)容方面，有宮室、陵墓、廟堂，還有較大型的道路、橋梁、水利等工程。 特點：鐵質(zhì)工具逐步推廣，使用簡單的施工機械，出現(xiàn)經(jīng)驗總結(jié)及形象描述的土木工程著作，如公元前5世紀成書的考工記。在一些國家或地區(qū)已形成早期的土木工程。 代表性工程：都江堰（公元前3世紀中葉，中國） 長城（春秋戰(zhàn)國時期開始修筑，中國） 金字塔（公元前27世紀前26世紀，古埃及） 雅典衛(wèi)城（公元前5世紀，古希臘）,埃及金字塔 公元前27- 前26世紀,紀念性建筑。包括胡夫金字塔、哈夫拉金字塔、孟卡拉金字塔和大斯芬克斯像，以及西、南兩面長方臺式墓與多座小型金字塔。三座大金字塔都用淡黃色石灰石砌筑，外貼一層磨光的白色石灰石。塔身是精確的正方錐形，彼此平面位置沿對角線相接。獅身人面像高20米，長約73.2米。胡夫金字塔高146.4米，底邊長230.6米，由北側(cè)離地面14.5米處的入口經(jīng)長甬道可達上、中、下三個墓室,長城 始建于公元前7世紀,中國古代規(guī)模最宏大的防御工程。春秋時楚國最早筑長城長數(shù)百里，稱“方城”，在今河南方城縣。戰(zhàn)國時齊、魏、燕、趙、秦等國也相繼興筑。秦始皇以過去秦、趙、燕三國的北方長城為基礎，修繕增筑，形成西起臨洮，東至遼東的萬里長城。明代對長城進行了大規(guī)模的修繕和增筑。明長城東起鴨綠江，西達嘉峪關(guān)，全長約4700里。,都江堰：約公元前256年-前251年,中國著名古代綜合性大型水利工程。位于四川省灌縣岷江中游。戰(zhàn)國時期蜀郡守李冰父子主持興建。都江堰樞紐工程由分水導流工程、溢流排沙工程和引水口工程組成。,萬神廟：120-124年,羅馬穹頂技術(shù)的最高代表。平面為圓形，上覆古代世界最大的穹頂，穹頂直徑43.3米，頂部矢高43.3米，中央開一個直徑8.92米的圓洞?；A、墻和穹頂都用火山灰水泥制成的混凝土澆注?；A底寬7.3米，墻和穹頂?shù)撞亢?米，穹頂頂部厚1.5米。穹頂內(nèi)表面作凹格以減輕重量，共5排，每排28個。墻上除大門外有7個凹室，也能起減少施工量的作用。墻里和穹頂里都有磚券，結(jié)構(gòu)作用不明顯，可能出于施工需要。,發(fā)達時期 道路、橋梁、水利、排水等工程日益增加，大規(guī)模營建宮殿、寺廟等。專業(yè)分工日益細致，技術(shù)日益精湛，從設計到施工已有一套成熟的經(jīng)驗。 特點：對土木工程的認識深化，出現(xiàn)了眾多的優(yōu)秀工匠和技術(shù)人才，編寫出許多優(yōu)秀的土木工程著作，如中國宋喻皓的木經(jīng)、李誡的營造法式、意大利阿爾貝蒂的論建筑等。 代表性工程：佛宮寺釋迦塔（1056年，中國） 登封嵩岳寺塔（523年，中國） 巴黎圣母院（1163年1250年，法國） 趙州橋（595605年，中國） 加爾輸水道橋（前63前13年，古羅馬） 大運河（七世紀初，中國）。,采用券拱技術(shù)筑成隧道、石砌渡槽等城市輸水道11條，總長530米。其中尼姆城的加爾河谷輸水道橋，有268.8米長的一段是架在3層疊合的連續(xù)券上的。,加爾輸水道橋：公元前63年-前13年，古羅馬,古代羅馬的一種平面為橢圓形的建筑物。建在幾座小山之間的谷底，長軸188米，短軸156米，周邊長527米，觀眾座位以62%的坡度升起。結(jié)構(gòu)的主要承重部分采用灰華石，拱頂和上層的承重墻用混凝土，骨料里添有浮石。,大角斗場：公元70-82年，古羅馬,拜占庭建筑最光輝的代表，東正教的中心教堂。為集中式建筑，東西長77.0米，南北長71.7米。教堂正中是直徑32.6米，高15米的穹頂，有40個肋，通過帆拱架在四個7.6米寬的墩子上。中央穹頂?shù)膫?cè)推力在東西兩面由半個穹頂扣在大券上抵擋，它們的側(cè)推力又各由斜角上兩個更小的半穹頂和東、西兩端的各兩個墩子抵擋。這兩個小半穹頂?shù)牧τ謧鞯絻蓚?cè)更矮的拱頂上去。中央穹頂?shù)哪媳狈较騽t以18.3米深的四片墻抵住側(cè)推力。,圣索菲亞大教堂 532-537年，君士坦丁堡,世界著名古石橋。位于河北省趙縣，為隋朝匠人李春所建。 趙州橋是世界現(xiàn)存最早、跨度最大的空腹式單孔圓弧石拱橋，全長50.83米，凈跨37.02米，矢高7.23米，橋面寬9米。,趙州橋：595年-605年,佛宮寺釋迦塔 (應縣木塔) 1056年,位于山西應縣，為木塔結(jié)構(gòu)，塔高67.3m，呈八角形，底層直徑30.27m，共9層。內(nèi)、外雙筒結(jié)構(gòu)，為現(xiàn)存最高的木結(jié)構(gòu)。,比薩主教堂建筑群 1063-1350年 意大利,意大利羅曼建筑的著名實例。其中比薩斜塔位于主教堂圣壇東南約20多米處，平面為圓形，直徑約16米，共8層。在建造過程中由于地基不均勻沉降，塔身向南傾斜，斜塔因此得名?，F(xiàn)在一般認為斜塔的高度約55米，塔頂偏離約5米。,巴黎圣母院：1163-1250年，法國,歌特式建筑早期的成熟作品，坐落在巴黎市中心塞納河一個小島上。入口西向，前面廣場是市民的市集與節(jié)日活動中心。教堂平面寬約47米，深約125米，內(nèi)部可容近萬人。使用尖券、柱墩、肋架拱和飛扶壁，組成石框架結(jié)構(gòu)，代表著成熟的歌特式教堂的結(jié)構(gòu)體系。教堂的正面即西立面構(gòu)圖完整，既有鮮明的垂直劃分以強調(diào)向上的動勢，又有顯著的水平聯(lián)系。立面雕飾精美，中心的玫瑰窗直徑13米，極為美麗。這個立面是法國歌特式教堂的典型形象，也是以后許多教堂的范本。,古代土木工程特點： 天然材料為主：泥土、礫石、樹干、樹枝、竹、茅草、蘆葦、土坯、加工后石材、磚、瓦、木、青銅、鐵、鉛以及混合材料，如草筋泥，混合土； 工藝技術(shù)簡單：早期用石斧、石刀，后有人工打造的斧、鑿、鉆、鋸、鏟等青銅和鐵制工具，逐步產(chǎn)生了窯制和煅燒加工技術(shù)，以及打樁機、桅桿起重機等施工機械； 分工逐步專業(yè)化：木工、瓦工、泥工、土工、窯工、雕工、石工、彩畫工等； 經(jīng)驗總結(jié)和形象描述為主，理論依據(jù)缺乏。,近代土木工程（17世紀中葉-20世紀中葉） 奠基時期 17世紀到18世紀下半葉是近代科學的奠基時期，伽利略、牛頓等所闡述的力學原理成為近代土木工程發(fā)展的起點。主要的理論成就有： 1638年，意大利學者伽利略對建筑材料的力學性質(zhì)和梁的強度進行研究，提出梁的設計理論； 1687年，英國學者牛頓總結(jié)出力學三大定律，奠定了土木工程設計的理論基礎； 1744年，瑞士學者歐拉提出曲線的變分法、柱的壓屈理論，為結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定奠定基礎。 1773年，法國工程師庫侖闡述了材料強度理論、梁彎曲理論、擋土墻上土壓力理論及拱計算理論。,伊斯蘭建筑的精品，被稱為印度古建筑的明珠。為印度莫臥兒王朝皇帝沙杰汗為愛妃泰吉瑪哈爾建造的墓。陵墓坐落在一個寬293米、長576米的長方形花園中，外有圍墻。陵墓主體為八角形，由邊長56.7米的正方形抹去四角而成。中央覆蓋復合式穹頂。內(nèi)穹頂直徑17.7米，高24.4米，上面的外穹頂高近61米。四角各有一座形狀相似的小穹頂，體量勻稱。,泰吉瑪哈爾陵 1630-1653年，印度,法國古典主義建筑典型作品，世界最壯麗的宮殿之一，位于巴黎市中心。它展示了法國文藝復興時期建筑的特點和成就。,盧佛宮：1667-1674年，法國,位于北京城內(nèi)東北隅。始建于康熙三十三年，初為康熙皇帝四子胤稹的府邸雍親王府，雍正三年（1725年）改為雍和宮。乾隆九年（1744年）改建為喇嘛教寺院。,雍和宮：1694年始建，中國,進步時期 18世紀下半葉，土木工程新材料、新設備接連問世，新型建筑物紛紛出現(xiàn)。促進土木工程發(fā)展的主要事件有： 1824年，英國人阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權(quán)，1850年開始生產(chǎn)； 1859年，貝賽麥發(fā)明轉(zhuǎn)爐煉鋼法，使鋼材大量生產(chǎn)； 1867年，法國人莫尼埃用鐵絲加固混凝土建造了一座貯水池，這是鋼筋混凝土應用的開端。1875年，他主持建造成第一座鋼筋混凝土橋； 1886年，美國芝加哥建成9層的家庭保險公司大廈，被認為是現(xiàn)代高層建筑的開端。 1889年，法國巴黎建成300m高的埃菲爾鐵塔，共采用了8500噸鋼材；,1825年，英國使用盾構(gòu)開鑿泰晤士河河底隧道； 1906年，瑞士修筑通往意大利的19.8公里長的辛普朗隧道，使用了大量黃色炸藥以及鑿巖機等先進設備； 1825年，斯蒂芬森建成從斯托克頓到達靈頓的第一條鐵路，長21公里； 1779年，英國用鑄鐵建成跨度30.5米的拱橋； 1826年，英國人特爾福德用鑄鐵建成了跨度177米的麥內(nèi)懸索橋；1890年英國福斯灣建成兩孔主跨達521米的懸臂式桁架梁橋； 1825年，納維建立了結(jié)構(gòu)設計的容許應力法； 19世紀末，里特爾等人提出鋼筋混凝土理論，應用了極限平衡的概念。,埃菲爾鐵塔：1887-1889年，法國,世界著名鋼結(jié)構(gòu)高塔。位于法國巴黎市內(nèi)，因設計工程師A.-G.埃菲爾而得名。塔高300米，具有曲線形輪廓，橫斷面為四邊形，底部邊寬100米。整座塔用鋼量約8500噸，鋼樁基礎，采用拱形門解決大跨度問題。,世界最長的山嶺鐵路隧道。從瑞士通往意大利的鐵路線穿越阿爾卑斯山底部的兩座單線鐵路隧道。其長度分別為19803米、19323米。,辛普朗隧道 1898-1906年 瑞士,成熟時期 第一次世界大戰(zhàn)以后，近代土木過程發(fā)展到成熟階段。這個時期的標志是道路、橋梁、房屋大規(guī)模建設的出現(xiàn)和預應力鋼筋混凝土的廣泛應用。值得關(guān)注的工程有： 1931年-1942年，德國首先修筑了長達3860公里的高速公路網(wǎng)，美國和歐洲其他一些國家相繼效法。 1937年，美國舊金山建成金門懸索橋，跨度1280米，全長2825米，是公路橋的代表性工程；1932年，澳大利亞建成悉尼港橋，為雙鉸鋼拱結(jié)構(gòu)，跨度503米。 1925年-1933年，法國、蘇聯(lián)河美國分別建成了跨度達60米的圓殼、扁殼和圓形懸索屋蓋，中世紀的石砌拱終于被近代的殼體結(jié)構(gòu)和懸索結(jié)構(gòu)所取代。,1931年，美國紐約的帝國大廈落成，共102層，378米高，內(nèi)設各種復雜的管網(wǎng)系統(tǒng)，可謂集當時技術(shù)成就之大成，保持世界房屋最高記錄達40年之久。 1906年美國舊金山大地震、1923年日本關(guān)東大地震，推動了結(jié)構(gòu)動力學和工程抗震技術(shù)的發(fā)展。 1940年，美國塔科馬懸索橋毀于風振，使得結(jié)構(gòu)抗風研究受到重視。 1886年，美國人杰克遜首次應用預應力混凝土制作建筑構(gòu)件；1930年，法國工程師弗雷西內(nèi)把高強鋼絲用于預應力混凝土。,世界著名早期鋼框架結(jié)構(gòu)高層建筑物。位于美國紐約，102層，連同塔樓高378米。19511952年加裝電視天線后，總高度達到449米。自1931年建成起，直到1971年，保持世界最高記錄達40年。,帝國大廈 1929年-1931年 美國,德國高速公路：1931-1942年，德國,世界上歷史最悠久、質(zhì)量高超和設施完善的高速公路。1932年，德國試建從科隆到波恩的雙向4車道全部立體交叉的汽車專用公路，是遠程公路中技術(shù)標準最高的一類公路，成為世界上第一條高速公路。截至第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，全德國建成的高速公路已達3860公里，尚有2500公里處于施工中斷之中，德國修建高速公路的意義和經(jīng)驗得到世界性的公認和推廣。,中山陵：1929年建成，中國,孫中山先生的陵墓。位于南京東郊紫金山南麓，是中國近代建筑的代表。,主跨長1280m，邊孔344m，塔高228m，橋面寬25.2m，在相當長的時間內(nèi)居世界第一。,舊金山金門大橋：1935年建成，美國,該階段土木工程的特征： 材料方面 由木材、石料、磚瓦為主，到開始并日益廣泛地使用鑄鐵、鋼材、混凝土、鋼筋混凝土，直至早期的預應力混凝土。 理論方面 材料力學、理論力學、結(jié)構(gòu)力學、土力學、工程結(jié)構(gòu)設計理論等學科逐步形成，保證了工程結(jié)構(gòu)的安全和人力物力的節(jié)約。 施工方面 不斷出現(xiàn)新的工藝和新的機械，施工技術(shù)進步，建造規(guī)模擴大，建造速度加快。,現(xiàn)代土木工程（20世紀中葉以后） 第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，土木工程進入一個新時代。在50年中，前20年土木工程的特點是進一步大規(guī)模工業(yè)化，而后30年的特點則是現(xiàn)代科學技術(shù)對土木工程的進一步滲透。從世界范圍看，現(xiàn)代土木工程具有以下一些特征：,工程功能化 公共建筑和住宅建筑物要求建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、采暖、通風、供氣、供電等多工種配合； 工業(yè)建筑物往往要求恒溫、恒濕、防振、防腐蝕等，并向大跨、超重、靈活空間方向發(fā)展； 發(fā)展高技術(shù)和新技術(shù)對土木工程提出高標準要求核反應堆、核電站、海上鉆井平臺等。,城市立體化 房屋建筑和道路交通向高空和地下發(fā)展。城市道路和鐵路很多已采用高架，同時又向地層深處發(fā)展。地下鐵道進一步發(fā)展，地鐵早已電氣化，并與建筑物地下室連接，形成地下商業(yè)街。城市道路下面密布著電纜、給水、排水、供熱、供燃氣的管道，構(gòu)成城市的脈絡。 交通高速化 高速公路小世界各地大規(guī)模修建，很大程度上已經(jīng)取代了鐵路的職能。鐵路也出現(xiàn)電氣化和高速化趨勢。航空業(yè)飛速發(fā)展，航空港遍布世界各地。航海業(yè)也有很大發(fā)展，國際貿(mào)易港口超過2000個。,材料輕質(zhì)高強化 高強鋼絲、鋼絞線和粗鋼筋大量生產(chǎn)，標號為500600號的水泥已在工程中普遍應用，輕集料混凝土和加氣混凝土已用于高層建筑。鋁合金、鍍膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃鋼等工程材料發(fā)展迅速。 施工過程工業(yè)化 在工廠中成批地生產(chǎn)房屋、橋梁的種種構(gòu)配件、組合體等的工業(yè)化生產(chǎn)方式得到推行，各種現(xiàn)場機械化施工方法發(fā)展迅速。現(xiàn)代技術(shù)使許多復雜的工程成為可能。,理論研究精密化 一些新的理論與方法，如計算力學、結(jié)構(gòu)動力學、動態(tài)規(guī)劃法、網(wǎng)絡理論、隨機過程理論、濾波理論等的成果，隨著計算機的普及而滲透到土木工程領域。靜態(tài)的、確定的、線性的、單個的分析，逐步被動態(tài)的、隨機的、非線性的、系統(tǒng)與空間的分析所代替。,明石海峽大橋，日本，三跨兩鉸加勁桁梁式懸索橋，主橋全長3911米，主跨1991米，1998年開通,克爾克橋, 前南斯拉夫，最大跨度已達390米,江陰長江公路大橋，建成于1999年，主跨1385米。江陰長江大橋是一座主跨徑超過1000米的特大型橋梁。,多倫多電視塔 高553.34m,裝備有4 部高速電梯，每分鐘運行速度367 米；距地面346 米處，有一間可供500人同時進餐的旋轉(zhuǎn)式餐，設在距地面350 米處，據(jù)說這也是世界上最高的餐廳，餐廳每隔65 分鐘旋轉(zhuǎn)一周；塔上有三級瞭望臺，分別設在距地面342 米（室外瞭望臺）、346 米（室內(nèi)瞭望臺）和447 米（空間瞭望臺）。,上海東方明珠電視塔 位居亞洲第一、世界第三 ；由三根直徑為9米的擎天立柱、太空艙、上球體、下球體、五個小球、塔座和廣場組成。可載50人的雙層電梯和每秒7米的高速電梯為目前國內(nèi)所僅有；上球體觀光層直徑45米，高263米；高聳入云的太空艙建在350米處，內(nèi)有觀光層。,臺北101大樓 中國臺北，2003年10月完工，拿下了“世界高樓”四項指標中的三項世界之最，即“最高建筑物”（508米）、“最高使用樓層”（438米）和“最高屋頂高度”（448米）。剩下的一項“世界最高天線高度”仍為美國芝加哥的席爾斯大樓所保有。,西爾斯塔樓 美國芝加哥，建于1971年-1974年，成束筒結(jié)構(gòu)體系，共110層，總高443m，建筑面積約40萬平方米，其外形為逐漸上收的。,帝國大廈 建于1929年1931年，鋼框架結(jié)構(gòu)，共102層，連同塔樓高378m。19511952年加裝電視天線后，總高度達到449m，是第一個超過埃菲爾鐵塔的建筑。自1931年建成至1971年，保持世界最高記錄達40年。,李誡（？-1110） 中國古代土木建筑家，字明仲，北宋鄭州管城人。自元佑七年（1092年）起從事宮廷營造工作，歷任將作監(jiān)主簿、丞、少監(jiān)等，官至將作監(jiān)。監(jiān)掌宮室、城郭、橋梁、舟車營繕事宜。在任期間曾先后主持五王邸、辟雍、尚書省、龍得宮、棣華宅、朱雀門、景龍門、九城殿、開封府廨、太廟、欽慈太后佛寺等十余項重大工程。 李誡一生曾有多方面的著作，但均已散軼失傳，只有它于紹圣四年（1097年）奉旨編修的營造法式一書得以留存。 營造法式是中國古代最完善的土木工程著作之一。,土木工程著名人物,布律內(nèi)爾 Marc Isambard Brunel（1769-1849） 法國工程師、隧道盾構(gòu)的發(fā)明人。生于法國魯昂市附近的哈克維爾，1793年流亡美國紐約，1798年僑居英國。 布律內(nèi)爾在美國期間，先從事土地測量工作和尚普蘭運河的測量，后成為工程師和建筑師，曾修建“公園戲院”，主持海港工程。1818年，他獲得發(fā)明盾構(gòu)的專利權(quán)。1825年，布律內(nèi)爾在修建倫敦泰晤士河第一條水底隧道時，首次使用盾構(gòu)掘進，1834年底改用改良的盾構(gòu)施工，于1843年建成泰晤士河水底隧道。 布律內(nèi)爾的盾構(gòu)掘進是隧道施工中的一大技術(shù)突破，其原理為設計現(xiàn)代盾構(gòu)奠定了基礎。,惠靈頓 A.M.Wellington（1847-1895） 美國土木工程師、鐵路選線經(jīng)濟理論的奠基人。生于麻省沃爾瑟姆。18671887年歷任布魯克林園林局測量員、布法羅紐約費城鐵路首席副工程師、密歇根中央鐵路定線工程師、多倫多南加拿大底特律鐵路主任工程師、紐約費城俄亥俄鐵路首席副工程師、墨西哥國家鐵路主任選線勘測工程師、副總經(jīng)理、韋拉克魯斯墨西哥鐵路總工程師。1887年以后，他擔任工程新聞雜志編輯、尼加拉瓜運河工程師和波士頓城市鐵路顧問。 惠靈頓的著作有鐵路土石方初步與最后估算圖解中計算方法和鐵路選線經(jīng)濟理論。后者是19世紀20年代蒸汽機車牽引鐵路誕生以來最早提出的、系統(tǒng)的鐵路選線技術(shù)經(jīng)濟理論著作。在以后的幾十年中，該書對于美國以及許多其他國家的鐵路建設產(chǎn)生了重大影響。,詹天佑（1861-1919） 中國近代杰出的土木工程師，中國鐵路工程的先驅(qū)。 號眷誠，廣東南海人。1872年考取清政府第一批幼童出洋 預備班赴美，1881年以優(yōu)異成績畢業(yè)于美國耶魯大學土木 工程系。1888年起參加修建或踏勘鐵路和路線，有：京奉 鐵路、江蘇鐵路、京張鐵路、張綏鐵路、津浦鐵路、洛潼 鐵路、川漢鐵路、粵漢鐵路和漢粵川鐵路等，擔任工程師、總工程師、督辦和交通部技監(jiān)等職。 詹天佑一生在工程技術(shù)上有很多重要貢獻。在主持修建京張鐵路時，在非常困難的條件下采用豎井法修建當時中國最長的八達嶺隧道（1091米），使之成為中國自建山區(qū)鐵路的先驅(qū)和典范，聞名于世。在津榆鐵路灤河大橋工程中，使用氣壓沉箱法建筑基礎。他研究并建議在全國推廣使用自動車鉤，堅持采用標準軌距，為中國鐵路運輸?shù)慕y(tǒng)一、通暢創(chuàng)造了條件。,弗雷西內(nèi) Eugene Freyssinet（1879-1962 ） 法國早期的預應力混凝土專家，生于奧布雅。1905年畢業(yè)于國立橋路學校后，任穆蘭的橋梁道路工程師。他早年從事鋼筋混凝土橋的設計和施工，1930年修建了當時跨度最大的鋼筋混凝土拱橋普盧加斯泰勒橋（3跨、凈跨各171.7米）。他首次在拱頂采用扁千斤頂落架并預加應力，在拱趾處采用混凝土鉸。用振搗獲得高強度混凝土也是從他開始。 弗雷西內(nèi)的最大貢獻是對混凝土收縮和蠕變的定量估算，并認識到只有采用高強度鋼筋才能在混凝土中獲得足夠的永久預應力。1933年，他在勒阿弗爾港口火車站的加固工程中成功地應用了預加應力的方法。1938年，在他發(fā)明了一整套張拉和錨固鋼絲的工具以后，該法在全世界得到普遍采用。弗雷西內(nèi)的主要著作有：混凝土應用技術(shù)的革命、預應力混凝土的原理和應用以及弗雷西內(nèi)生平和著作集等。,安曼 O. H. Ammann（1879-1965） 美國橋梁工程師。生于瑞士沙夫豪森，1904年移居美國，1927年任美國紐約港務局（PNYA）總工程師。 曾設計建造過多座世界著名的大跨度懸索橋及鋼拱橋，如紐約喬治 華盛頓橋，建成于1931年，主跨1066.80米，首次破千米橋梁跨度記錄；舊金山金門大橋建成于1937年，為公路橋，主跨1280.16米，保持世界記錄近30年之久，鋼橋塔高出水面227.38米，當時也居世界首位；紐約韋拉扎諾海峽懸索橋建成于1964年，主跨1298.45米，為雙層公路橋，全橋用鋼量多達14.4萬噸；紐約貝永橋1931年建成，為一公路鋼桁架拱橋，主跨503.53米，是世界著名大跨度拱橋之一。,太沙基 Karl Terzaghi（1883-1963） 近代土力學及基礎工程學的創(chuàng)始人，生于布拉格。1904年畢業(yè)于奧地利格拉茨高等工業(yè)學院機械工程系，繼又選修地質(zhì)學。早期在歐洲從事鋼筋混凝土工作，1912年在母校獲得博士學位。 19211923年，他發(fā)表了飽和粘性土的一維固結(jié)理論，以及土中孔隙水壓力和有效應力的概念。1925年發(fā)表了最早的土力學專著。19251929年，他在美國麻省理工學院任教期間，發(fā)表了關(guān)于土力學原理的系列論述，被公認為近代土力學的創(chuàng)始人。19291938年，他重返歐洲，任維也納技術(shù)大學教授。1938年后，又赴美國任哈佛大學教授，并長期定居于波士頓附近。他一生論著200多篇，代表性的著作有理論土力學和土力學的工程實踐。 1936年他發(fā)起成立國際土力學及基礎工程協(xié)會，并任主席至1957年。有6個國家的大學授予他榮譽博士學位。,茅以升（1896-1989 ） 中國橋梁學家、教育家。字唐臣，江蘇鎮(zhèn)江人。1921年 獲美國卡內(nèi)基理工學院博士學位?；貒髿v任交通大學唐山 分校、東南大學、北洋工學院等校教授、主任、校長、院長， 1948年當選為中央研究院院士。1949年后歷任中國交通大學 校長、鐵道研究所所長、鐵道科學研究院院長。1955年當選為中國科學院學部委員、技術(shù)科學部副主任。 茅以升長期從事橋梁工程、結(jié)構(gòu)力學和土力學方面的工程實踐、科學研究和教育工作。他曾主持修建了錢塘江公路鐵路兩用橋。該橋是中國自己建造的第一座跨度較大的現(xiàn)代橋梁。茅以升倡導土力學的研究和教學，發(fā)起成立中國土力學及基礎工程學會。 茅以升于1921年因研究橋梁結(jié)構(gòu)次應力，獲美國康奈爾大學福蒂士研究獎章，1979年因在土木工程上的貢獻，獲美國卡內(nèi)基梅隆大學“卓越校友”獎章。1982年當選美國國家工程科學院外籍院士。,紐馬克 N. M. Newmark（1910-1981） 美國力學和結(jié)構(gòu)專家。生于美國新澤西州普蘭菲爾 德，1930年畢業(yè)于拉特格斯大學。畢業(yè)后在伊利諾大學 任教，1932年和1934年相繼獲該校工學碩士和博士學