土木工程概論(第四版)(武漢理工大學(xué)出版社)講義

1、土木工程（專業(yè)）概論學(xué)習(xí)筆記一、土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和人才素質(zhì)要求1、土木工程是建造各類土建工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。它既指與人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的各類工程設(shè)施，也指應(yīng)用材料、設(shè)備為這些工程設(shè)施所進(jìn)行的勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)、維修等工程技術(shù)活動(dòng)。2、土木工程要解決的問(wèn)題：（1）形成人類活動(dòng)所需要的、功能良好和舒適美觀的空間和通道，這是土木工程的根本目的和出發(fā)點(diǎn)；（2）能夠抵御自然或人為的作用力，這是土木工程之所以存在的原因；（3）充分發(fā)揮所采用的材料的作用；（4）通過(guò)有效的技術(shù)途徑和組織管理手段，利用社會(huì)所能提供的物資設(shè)備條件，“好、快、省”地組織人力、物力、財(cái)力，把工程設(shè)施建造成功，付諸安

2、全耐久的使用，這是土木工程的最終歸宿。3、土木工程一般包括兩個(gè)方面：（1）技術(shù)方面：勘察、測(cè)量、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、開發(fā)；（2）管理方面：制定政策和法規(guī)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)、項(xiàng)目管理、施工組織、物業(yè)管理。4、土木工程的基本屬性：（1）社會(huì)性，表現(xiàn)為土木工程隨社會(huì)不同歷史時(shí)期的需求和科學(xué)技術(shù)水平的提高而發(fā)展，同時(shí)也受社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、資源、能源和環(huán)境等條件的約束；（2）綜合性，表現(xiàn)為土木工程是運(yùn)用多種生態(tài)資源和各類科學(xué)技術(shù)，進(jìn)行開發(fā)、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)、管理的綜合成果；（3）實(shí)踐性，表現(xiàn)為土木工程是在實(shí)踐中形成和發(fā)展的，實(shí)踐使土木工程不斷得到創(chuàng)新，是土木工程學(xué)科理論不斷得到發(fā)展；（4）實(shí)用經(jīng)濟(jì)美觀統(tǒng)一性，

3、表現(xiàn)為土木工程必須符合人民的物質(zhì)和精神需求，力求土木工程的建設(shè)成果既實(shí)用經(jīng)濟(jì)，又美觀悅目；（5）建造過(guò)程單項(xiàng)性，表現(xiàn)為土木工程一般按建設(shè)單位的設(shè)計(jì)任務(wù)書和招投標(biāo)要求單項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、單項(xiàng)進(jìn)行施工。5、土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，掌握土木工程相關(guān)學(xué)科的基本原理、知識(shí)和方法，獲得土木工程師基本訓(xùn)練的，具有創(chuàng)新精神的高等工程技術(shù)專門人才；畢業(yè)后能從事土木工程的設(shè)計(jì)、施工和管理工作，具有初步的規(guī)劃和研究開發(fā)能力。6、科學(xué)是關(guān)于自然、社會(huì)和思維的知識(shí)體系。 技術(shù)是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理發(fā)展成的各種生產(chǎn)工藝、作業(yè)方法和操作技能的總稱。 工程是開發(fā)應(yīng)用科學(xué)的知

4、識(shí)和技術(shù)的手段，在物質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、人力、政治、法律和文化限制內(nèi)滿足社會(huì)需求的一種有創(chuàng)造力的建設(shè)實(shí)踐。有創(chuàng)造力的實(shí)踐是工程的本質(zhì)。工程師是從事工程活動(dòng)的技術(shù)家，工程師的核心職能是革新和創(chuàng)造。7、工程師有三種類型：技術(shù)實(shí)施型、研究開發(fā)型、工程管理型。工程師的職責(zé)是：（1）能夠以科技知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為公眾的福利服務(wù)作為自身的專業(yè)職務(wù)；（2）應(yīng)該以保障社會(huì)、資源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展作為自身的社會(huì)責(zé)任；（3）以合理的人力、財(cái)力、物力和時(shí)空條件作為自身完成任務(wù)的價(jià)值約束；（4）以恪守許可的法律政策、本行業(yè)的行為標(biāo)準(zhǔn)作為自身的行動(dòng)準(zhǔn)則；（5）以忠誠(chéng)的事業(yè)心、責(zé)任感、執(zhí)著追求新發(fā)展作為自身的職業(yè)風(fēng)范。8、人的素質(zhì)是指

5、人在先天生理基礎(chǔ)上，受后天環(huán)境和教育的影響，通過(guò)自身的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐，養(yǎng)成比較穩(wěn)定的基本品質(zhì)。它大體有以下4個(gè)方面：（1）認(rèn)知和學(xué)識(shí)方面，既要博也要精，它們是素質(zhì)的根本；（2）意識(shí)和才能方面，是對(duì)現(xiàn)實(shí)的思維反應(yīng)，并有自覺(jué)行動(dòng)的能力，它們是素質(zhì)的核心；（3）情感和品德方面，表現(xiàn)為正確處理與社會(huì)、事業(yè)和他人的關(guān)系，是素質(zhì)的靈魂；（4）體魄和心理方面，表現(xiàn)為身心健康、學(xué)風(fēng)純正，是素質(zhì)的基礎(chǔ)。9、培養(yǎng)素質(zhì)的主要途徑：（1）充分利用學(xué)校設(shè)備和學(xué)習(xí)條件，嚴(yán)謹(jǐn)、勤奮的學(xué)習(xí)；（2）努力參與多種教學(xué)、研究和工程實(shí)踐，提高自己的實(shí)踐意識(shí)和動(dòng)手能力；（3）自覺(jué)培養(yǎng)自主性學(xué)習(xí)的能力，勤于思考，敢于探索，勇于創(chuàng)新；（4）積

6、極參加集體活動(dòng)，承擔(dān)社會(huì)工作；（5）養(yǎng)成運(yùn)動(dòng)習(xí)慣，注意勞逸結(jié)合，加強(qiáng)心理修養(yǎng)；（6）關(guān)心國(guó)家大事，注視國(guó)際和國(guó)內(nèi)科技發(fā)展的新動(dòng)向；提高自身素質(zhì)，適應(yīng)時(shí)代和社會(huì)進(jìn)步新潮流。二、土木工程的發(fā)展簡(jiǎn)史1、土木工程學(xué)是指運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，力學(xué)、材料等技術(shù)科學(xué)知識(shí)以及土木工程方面的工程技術(shù)知識(shí)來(lái)研究、設(shè)計(jì)、修建各種建筑物和構(gòu)筑物的一門學(xué)科。建筑物是指供人們進(jìn)行生產(chǎn)、生活或其他活動(dòng)的房屋或場(chǎng)所。構(gòu)筑物是指人們一般不直接在內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)、生活活動(dòng)的工程設(shè)施。2、古代土木工程有很長(zhǎng)的時(shí)間跨度，大致從新石器時(shí)代（約公元前5000年起）開始至17世紀(jì)中葉。古代土木工程具有代表性的有：（1）中國(guó)黃河流域

7、的仰韶文化遺址和西安半坡村遺址；（2）埃及帝王陵墓建筑群吉薩金字塔，建于公元前27世紀(jì)；（3）公元前7世紀(jì)至明朝修筑的萬(wàn)里長(zhǎng)城；（4）約公元前256年公元前251年的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期修建的四川都江堰大型引水樞紐，它是世界歷史上最長(zhǎng)的無(wú)壩引水工程；（5）公元532-537年建造的土耳其伊斯坦布爾索菲亞大教堂；（6）公元590-608年建造的隋代敞肩式單孔圓弧弓形石拱橋趙州橋；（7）公元1056年建造的山西應(yīng)縣木塔，是保存至今的唯一木塔，也是我國(guó)現(xiàn)存的最高的木結(jié)構(gòu)之一；（8）中國(guó)歷代封建王朝建造的大量宮殿和廟宇建筑都是木構(gòu)架結(jié)構(gòu)；（9）西歐各國(guó)以意大利比薩大教堂和法國(guó)巴黎圣母院為代表的教堂建筑，都采用了磚

8、石拱券結(jié)構(gòu)。古代土木工程缺少理論上的依據(jù)和指導(dǎo)，只有一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和形象描述土木工程的著作：我國(guó)公元前5世紀(jì)的考工記，北宋李誡在公元1100年編寫成書的營(yíng)造法式，意大利文藝復(fù)興時(shí)期阿爾貝蒂著的論建筑。3、近代土木工程的跨度為從17世紀(jì)中葉至20世紀(jì)中葉的300年間。4、近代土木工程的主要特征：（1）有力學(xué)和結(jié)構(gòu)理論作為指導(dǎo)；（2）磚、瓦、木、石等建筑材料得到日益廣泛的適用，混凝土、鋼材、鋼筋混凝土以及早期的預(yù)應(yīng)力混凝土得到發(fā)展；（3）施工技術(shù)進(jìn)步很大，建造規(guī)模日益擴(kuò)大，建造速度大大加快。5、近代土木工程具有重大意義的事件：（1）1638年，意大利學(xué)者伽利略出版關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明，論述

9、了建筑材料的力學(xué)性質(zhì)和梁的強(qiáng)度，首次用公式表達(dá)了梁的設(shè)計(jì)理論。（2）1687年，英國(guó)科學(xué)家牛頓總結(jié)的力學(xué)三大定律是土木工程設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)。（3）1744年，瑞士數(shù)學(xué)家歐拉出版的曲線的變分法建立了柱的壓屈理論，得到計(jì)算柱的臨界受壓力的公式，為分析土木工程結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。（4）1825年，納維建立了土木工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的“容許應(yīng)力分析法”；19世紀(jì)末里特爾等人提出的“極限平衡”的概念。為土木工程的結(jié)構(gòu)理論分析打下了基礎(chǔ)。（5）1824年，英國(guó)的阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權(quán)，1850年開始生產(chǎn)，使混凝土在土木工程中得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)初，水灰比等學(xué)說(shuō)初步奠定了混凝土強(qiáng)度的理論基礎(chǔ)。（

10、6）1859年發(fā)明了貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法，使鋼材得以大量生產(chǎn)。（7）1867年，法國(guó)的莫尼埃用鐵絲加固混凝土制成花盆，這是鋼筋混凝土的開端。（8）1883年，“摩天樓之父”詹萊建造的住宅保險(xiǎn)大廈是世界上最先用鐵框架承受全部大樓里的重力，外墻僅為自承重墻的高層建筑。（9）1886年，美國(guó)人杰克遜首先用預(yù)應(yīng)力混凝土制作建筑配件，1930年法國(guó)工程師弗涅希內(nèi)將高強(qiáng)度鋼絲用于預(yù)應(yīng)力混凝土，克服了因混凝土徐變?cè)斐伤┘拥念A(yù)應(yīng)力完全喪失的問(wèn)題，使預(yù)應(yīng)力混凝土得到廣泛應(yīng)用。（10）1906年美國(guó)舊金山大地震，1923年日本關(guān)東大地震推動(dòng)了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和工程抗震技術(shù)的發(fā)展。6、現(xiàn)代土木工程的特點(diǎn)：首先是社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)

11、對(duì)土木工程提出日益復(fù)雜和高標(biāo)準(zhǔn)的要求；其次是土木工程的材料、施工和設(shè)計(jì)理論，以及工程教育的理論出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)。7、現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展對(duì)土木工程的要求，表現(xiàn)為以下3個(gè)方面：（1）土木工程功能化，即土木工程日益同它的使用功能或生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。（2）城市建設(shè)立體化，20世紀(jì)以來(lái)城市建設(shè)有3個(gè)趨向，即高層建筑大量興起，地下工程高速發(fā)展，城市高架公路、立交橋大量涌現(xiàn)。（3）交通運(yùn)輸高速化，其標(biāo)志是：高速公路的大規(guī)模修建，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，21世紀(jì)初全世界有60多個(gè)國(guó)家擁有總長(zhǎng)約170000公里的高速公路；鐵路電氣化的形成和大量發(fā)展，1964年10月，世界鐵路營(yíng)運(yùn)史上的第一條高速鐵路日本東京至大阪的

12、新干線建成，行車時(shí)速達(dá)到210千米每小時(shí)；長(zhǎng)距離海底隧道的出現(xiàn)。8、材料、施工和設(shè)計(jì)理論以及工程教育理論新的發(fā)展趨勢(shì)是：（1）建筑材料的輕質(zhì)高強(qiáng)化，普通混凝土向輕骨料混凝土、加氣混凝土和高性能混凝土方向發(fā)展，鋼材向低合金、高強(qiáng)度方向發(fā)展。（2）施工過(guò)程的工業(yè)化、裝配化，土木工程的施工出現(xiàn)工廠生產(chǎn)構(gòu)配件、組合體，現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式。（3）設(shè)計(jì)理論的精確化、科學(xué)化，理論分析由線性分析到非線性分析，由人工到計(jì)算機(jī)輔助，土木工程學(xué)的學(xué)科理論迅速發(fā)展。（4）工程教育理念的工程化，工程教育從側(cè)重“工程技術(shù)教育”進(jìn)步到側(cè)重“工程學(xué)科教育”。三、土木工程中的材料1、土木工程材料的重要性質(zhì)（1）物理性質(zhì)：容積密度材

13、料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量；密度材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量；與水有關(guān)的性質(zhì)含水率、吸水性、透水性、抗凍性；材料的熱工性質(zhì)導(dǎo)熱性、耐火性、收縮膨脹。（2）力學(xué)性質(zhì)：強(qiáng)度在外力作用下抵抗破壞的能力；變形承受形狀改變的能力；彈性外力去除后仍能回復(fù)原裝的性質(zhì)；塑性外力去除后不能恢復(fù)原裝保持變形后的性質(zhì)；韌性材料受沖擊能夠承受很大變形不致破壞的能力。（3）耐久性質(zhì)2、土木工程材料按其自身組織的不同分為金屬材料和非金屬材料，金屬材料分為黑色金屬和有色金屬，非金屬材料分為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料。按材料在土木工程設(shè)施中所起的作用和功能分，可分為：承重材料、圍護(hù)材料、裝飾材料、膠結(jié)材料。3、在所有土木工程

14、材料中，最為主要和大宗的是鋼材、混凝土、木材和砌體。4、鋼材有低碳鋼和低合金鋼。最常用的類型有型材、板材、管材和線材。鋼材的容積密度為7850kg/m3，低碳鋼在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗拉和抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度約為215n/m，低合金鋼的抗拉和抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度為310-380n/m。鋼材的優(yōu)點(diǎn)是材質(zhì)均勻、強(qiáng)度高、塑性好，便于加工安裝；但耐火性差、易于銹蝕、維護(hù)費(fèi)用高。5、混凝土有水泥混凝土、輕混凝土、瀝青混凝土等?；炷恋娜莘e密度為2400kg/m3，鋼筋混凝土的容積密度為2500kg/m3，瀝青混凝土的容積密度為2000kg/m3。結(jié)構(gòu)用水泥混凝土的強(qiáng)度等級(jí)一般為c20-c40，甚至可達(dá)到c60-c80（c20為

15、邊長(zhǎng)150mm立方體試塊的極限壓應(yīng)力為20n/m，以此類推）。c20-c40混凝土在實(shí)際受壓構(gòu)件中抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度為10-20n/m，抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度為1.1-1.7n/m?；炷量估瓘?qiáng)度低，混凝土結(jié)構(gòu)一般為混凝土和鋼筋組成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。6、木材常用的有原木、方木、條木、板材，還有木質(zhì)人造板和膠合木。杉（松）木的容積密度為400-500kg/m3（500-700kg/m3）松木順紋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度為8-10n/m，順紋抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度為10-16n/m，在承重結(jié)構(gòu)中不允許木材橫紋受拉。7、砌體有石砌體、實(shí)（空）心磚砌體、中小混凝土塊砌體、硅酸鹽塊砌體等，砌體的強(qiáng)度都很低。常用磚砌體的抗壓強(qiáng)度只有1.5-3

16、.5n/m,抗拉強(qiáng)度僅有0.1-0.2n/m。石砌體的容積密度為2400-2600kg/m3，實(shí)心磚砌體的容積密度為1900kg/m3。8、就我國(guó)國(guó)情來(lái)看，在土木工程中應(yīng)用最廣泛的是鋼筋混凝土。鋼材多用于高層、大跨、重型建筑物，大跨度橋梁，鐵路工程和大直徑管道工程，是土木工程用材的發(fā)展方向。木材主要用于木屋蓋、木模板、枕木、門窗、家具和建筑裝修。砌體用于中小型房屋和橋梁，以及涵洞、擋土墻等構(gòu)筑物。近年來(lái)，組合結(jié)構(gòu)得到很大發(fā)展。四、土木工程中的力學(xué)和結(jié)構(gòu)概念1、轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)稱為力矩（土木工程中習(xí)稱彎矩），可以量化為重力值和懸掛點(diǎn)到重力作用線的垂直距離的乘積fidi表示。當(dāng)順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)效

17、應(yīng)之和為零時(shí)，處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡；裝置上向下的重力和懸掛點(diǎn)處的反作用力相等，裝置處于不移動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)，稱之為移動(dòng)平衡。2、對(duì)任何一個(gè)土木工程而言，力有外力、內(nèi)力、反力之分。所有土木工程結(jié)構(gòu)都處于外力、反力和內(nèi)力作用下的平衡狀態(tài)，承受的內(nèi)力有以下5種和他們之間的組合：（1）產(chǎn)生拉伸變形的是拉力，一般用+n表示；（2）產(chǎn)生壓縮變形的是壓力，一般用-n表示；（3）產(chǎn)生彎曲變形的是彎矩，一般以m表示；（4）產(chǎn)生剪切變形的是剪力，一般以v表示；（5）產(chǎn)生扭曲變形的是扭矩，一般以mt表示。3、直接施加在土木工程結(jié)構(gòu)上的外力是由荷載引起的。土木工程中的荷載大體有以下三類（一般以kn、kn/m或kn/計(jì)）：（1）永

18、久荷載，指在使用期間永久施加在結(jié)構(gòu)上，其值不隨時(shí)間變化的荷載，也稱恒載。承重結(jié)構(gòu)的自重、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重力以及固定裝置的重力就是恒載。恒載一般以構(gòu)件的體積乘以所用材料的容積密度確定。此外，埋置在地下的、擋土的和隧道的工程設(shè)施所承受的土壓力和圍巖壓力也是恒載。在建筑物中，承重結(jié)構(gòu)的恒載占總荷載的50%-70%。（2）可變荷載，指在使用期間施加在結(jié)構(gòu)上的值隨時(shí)間變化的荷載，也稱活載?；钶d有：使用活載包括樓面活載、屋面活載；車輛活載；風(fēng)載；雪載等（3）偶然荷載，指在使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載，如撞擊荷載、爆炸荷載。4、因間接施加影響引起結(jié)構(gòu)受力的作用，以以下三種類型出現(xiàn)：（

19、1）約束變形作用，以溫差作用為典型。（2）外加變形作用，以地基的沉陷作用為典型。（3）慣性作用，以地震作用為典型。地震作用的大小除了和工程設(shè)施質(zhì)量有關(guān)外，還和地面運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈程度（地震烈度）以及結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性（結(jié)構(gòu)的剛性程度）有關(guān)。地震作用以水平方向?yàn)橹鳎偹降卣鹱饔脼槠淇傊氐?%-8%。5、承受由荷載和作用在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力的是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。一般說(shuō)來(lái)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件有以下幾種：（1）板，有較大的平面尺寸但厚度較小的平面構(gòu)件，通常水平方向設(shè)置，承受垂直于板面的荷載，以受彎矩為主；（2）梁，承受垂直于其縱軸方向荷載的線形構(gòu)件，以受彎矩和剪力為主；（3）柱，承受平行于其縱軸方向荷載的直線形構(gòu)件，以受壓

20、力和彎矩為主；（4）墻，受平行或垂直于墻面方向的豎向平面構(gòu)件，前者以受壓力為主，后者以后彎矩和剪力為主；（5）桿，承受軸向力的直線形構(gòu)件，多用于組成桁架結(jié)構(gòu)或網(wǎng)架；（6）拱，承受沿其縱軸平面內(nèi)荷載的曲線形構(gòu)件，以受壓力、彎矩和剪力為主；（7）殼，一種曲面形具有很好空間傳力性能的構(gòu)件，以受壓力為主；（8）索（9）膜，只能承受拉力。以墻為主體的稱為墻體或筒體結(jié)構(gòu)；以梁、柱組成構(gòu)架為主體的稱為框架結(jié)構(gòu)；將桿組成桁架或網(wǎng)架為主體的稱為桁架結(jié)構(gòu)或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；以拱、殼或索分別為主體的，稱為拱結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)或鋼索結(jié)構(gòu)；以多塊平板折疊或空間折板為主體的，稱為空間折板結(jié)構(gòu)。在橋梁工程中常見(jiàn)的是梁式橋、拱式橋、剛構(gòu)

21、橋、懸索橋和斜拉橋。6、結(jié)構(gòu)受力后，結(jié)構(gòu)所采用材料的每個(gè)單位面積上的受力，稱為“應(yīng)力”，以表示；每個(gè)單元發(fā)生的相應(yīng)變形稱為“應(yīng)變”，以表示。以均勻承受壓力f，截面面積為a，長(zhǎng)度為l的軸向受壓構(gòu)件為例，其壓應(yīng)力=f/a，同時(shí)該構(gòu)件有l(wèi)的壓縮變形，其壓縮率稱為壓應(yīng)變=l/l。7、常見(jiàn)的土可以分為：巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。各類土的承載力大體為100-400kn/（0.1-0.4n/m）。8、基礎(chǔ)既是結(jié)構(gòu)和地基的連接件，又是結(jié)構(gòu)的一部分，也稱下部結(jié)構(gòu)。它的設(shè)置要考慮上部結(jié)構(gòu)的形式、規(guī)模、用途、荷載大小與性質(zhì)，也要考慮下部地質(zhì)條件、土層分布、土的性質(zhì)和地下水情況。因擱置深度不同，基礎(chǔ)

22、可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)有獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)，深基礎(chǔ)有樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)。9、地基的土是由固體礦物顆粒、水和空氣組成，稱為土的三相，即固相、液相和氣相。地基承載力是指在保證地基穩(wěn)定的條件下，地基壓縮變形控制在房屋容許范圍內(nèi)時(shí)，地基單位面積上所能承受的最大荷載。單位是kn/或kpa。為了弄清地基的實(shí)際承載力和預(yù)計(jì)房屋沉陷的狀態(tài)，應(yīng)掌握各土層的基本物理力學(xué)性能，如土的天然松散密度、天然含水量以及反映土松密程度的壓縮性能指標(biāo)孔隙比、密實(shí)度、塑性性能等。10、土木工程的任何結(jié)構(gòu)都應(yīng)該具有以下四項(xiàng)預(yù)定功能：（1）能承受正常施工和使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種內(nèi)力；（2）在正常使用時(shí)

23、具有良好的工作性能；（3）在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能；（4）在偶然事件發(fā)生時(shí)能保持必須的穩(wěn)定性?！鞍踩?、適用、耐久”三者缺一不可，安全第一。11、結(jié)構(gòu)的失效有以下幾種現(xiàn)象：（1）破壞，指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面抵抗作用的能力不足以承受作用效應(yīng)的現(xiàn)象；（2）失穩(wěn)，指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件因長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大而在不大的作用力下突然發(fā)生的作用力平面外的極大變形的現(xiàn)象；（3）發(fā)生影響正常使用的變形；（4）傾覆或滑移；（5）結(jié)構(gòu)所用材料喪失耐久性。12、優(yōu)質(zhì)的土木工程具有以下特色：（1）在應(yīng)用上，要充分滿足空間和通道的多項(xiàng)使用要求；（2）在安全上，要完全符合承載、變形、穩(wěn)定的持久需要；（3）在造型上，要能夠與環(huán)境、規(guī)劃和建筑藝術(shù)

24、融為一體；（4）在技術(shù)上，要力爭(zhēng)體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)和工程的新發(fā)展；（5）在建造上，要合理用材、節(jié)約能源、與施工實(shí)際緊密結(jié)合。13、為了安全可靠的目的，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須做到：（1）結(jié)構(gòu)承受荷載后的內(nèi)力結(jié)構(gòu)的承載力；（2）結(jié)構(gòu)承受荷載后的變形（擾度、側(cè)移、沉陷）變形的允許值。五、建筑工程概述1、對(duì)房屋的基本要求是：實(shí)用、美觀、經(jīng)濟(jì)。2、房屋的建設(shè)過(guò)程：（1）初步設(shè)計(jì)階段：建設(shè)部門提出使用要求，勘察部門提供勘察資料，由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行。包括：初步設(shè)計(jì)構(gòu)思；明確各種功能要求；形成總體設(shè)計(jì)方案。（2）施工圖階段，包括：處理協(xié)調(diào)各設(shè)計(jì)工種的技術(shù)問(wèn)題；進(jìn)行各設(shè)計(jì)工種的細(xì)部設(shè)計(jì)；繪制施工圖，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，完成總體設(shè)

25、計(jì)。（3）施工階段，包括：將施工圖和設(shè)計(jì)說(shuō)明書交付施工部門，設(shè)計(jì)人員向施工人員交底；實(shí)施施工，并由工程監(jiān)理人員進(jìn)行工程質(zhì)量和工程進(jìn)度的監(jiān)督；竣工，房屋落成，交付使用。3、在建設(shè)過(guò)程中，各部門和人員需解決的問(wèn)題：建設(shè)部門需解決的問(wèn)題：（1）提出使用要求，編制設(shè)計(jì)任務(wù)書；（2）確定土地使用范圍；（3）保證落實(shí)建設(shè)資金；（4）通過(guò)招標(biāo)，選擇設(shè)計(jì)和施工部門?？辈觳块T需解決的問(wèn)題：（1）勘察測(cè)量房屋所在地區(qū)的地質(zhì)和地形、地貌；（2）提供地質(zhì)和水文資料，以及該地區(qū)的地形地貌圖；（3）提出不良地基的處理方案；（4）提出房屋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的建議。施工部門需解決的問(wèn)題：（1）施工組織設(shè)計(jì)和落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)布置；（2）確定施工

26、技術(shù)方案，選用主要施工設(shè)備；（3）工程材料的購(gòu)置、檢驗(yàn)和使用，熟練技工和勞動(dòng)力的組織；（4）確保安全、工程質(zhì)量和工程進(jìn)度。建筑師需解決的問(wèn)題：（1）與地區(qū)的規(guī)劃協(xié)調(diào)，進(jìn)行房屋體型和周圍環(huán)境設(shè)計(jì)；（2）合理布置和組織房屋的室內(nèi)空間和人流路線；（3）解決采光、隔音、隔熱、防凍、防震等技術(shù)問(wèn)題；（4）藝術(shù)處理和室內(nèi)外裝飾。結(jié)構(gòu)工程師需解決的問(wèn)題：（1）確定房屋結(jié)構(gòu)的荷載，選用結(jié)構(gòu)的材料；（2）選用結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)型式；（3）解決結(jié)構(gòu)承載力、變形、穩(wěn)定、地基沉降等技術(shù)問(wèn)題；（4）解決各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接構(gòu)造，對(duì)施工提出建議。設(shè)備工程師需解決的問(wèn)題：（1）確定水源和給排水系統(tǒng)；（2）確定熱源和供熱、制冷和

27、空調(diào)系統(tǒng)；（3）確定電源和照明、弱電、動(dòng)力用電系統(tǒng)；（4）使給排水、供熱、供電系統(tǒng)和建筑、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)布置協(xié)調(diào)一致。4、土木工程專業(yè)人員在勘察、設(shè)計(jì)和建造房屋的過(guò)程中，首先遇到的基本問(wèn)題：（1）要弄清房屋所在的位置土地的表面現(xiàn)狀，即地形；（2）要了解房屋所在位置地面以下的土質(zhì)情況，即地基；（3）要掌握房屋所經(jīng)受的自然界和人為的荷載和作用；（4）要熟悉建造房屋所采用的材料；（5）要懂得房屋結(jié)構(gòu)的組成，即結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、受力和失效；（6）要清楚屬于房屋工程的建筑物和構(gòu)筑物有哪些結(jié)構(gòu)型式和建筑物有哪些類別。5、按建筑物的使用性質(zhì)分，有居住建筑、公共建筑、商業(yè)建筑、文教衛(wèi)生建筑、工業(yè)建筑、農(nóng)業(yè)建筑。按建筑物

28、結(jié)構(gòu)所采用的材料分，有生土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)。按組成房屋主體結(jié)構(gòu)的型式和受力系統(tǒng)即結(jié)構(gòu)體系分，有承重墻結(jié)構(gòu)、板-柱結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、錯(cuò)列桁架結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、折板結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸掛式結(jié)構(gòu)（鋼索結(jié)構(gòu)）、巨型桁架和巨型框架結(jié)構(gòu)。6、明代以前的生土古跡有：古烽火臺(tái)、古城墻及秦漢古長(zhǎng)城殘段、大型古墓及古窟寺。生土建筑從材料結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方面分，有黃土窯洞、土坯拱窯洞、磚石掩土窯洞、夯土墻、土坯墻即草泥垛墻；從房屋營(yíng)建和使用功能上分，有窯洞民居、生土建筑民居、以生土材料建造的各類公用建筑物和構(gòu)筑物。現(xiàn)代夯土建筑已成為實(shí)現(xiàn)綠

29、色建筑、可持續(xù)建筑最為有效的途徑之一。對(duì)傳統(tǒng)夯土建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）夯土材料的改良及其優(yōu)化，提高夯土墻體和強(qiáng)度指標(biāo)和耐久性能；（2）采用現(xiàn)代氣動(dòng)、電動(dòng)夯土工具，以提高夯制工具的夯擊力；（3）采用現(xiàn)代夯筑模板體系，提高夯筑效率；（4）通過(guò)在夯土墻體中加入豎向和水平約束構(gòu)件或加強(qiáng)夯土墻體與房屋樓蓋的構(gòu)造連接，提高夯土建筑結(jié)構(gòu)的防災(zāi)安全性能。7、木結(jié)構(gòu)是將原有木材經(jīng)過(guò)齒形連接、螺栓連接、釘連接、鍵連接或膠連接，形成各種形式的結(jié)構(gòu)，如木桁架、木網(wǎng)架、木拱等。最常用于房屋工程的是木桁架。木梁的跨度為8-10m，木屋架、木剛架的跨度可達(dá)18-30m，木網(wǎng)架狀筒拱或殼體結(jié)構(gòu)的跨度

30、可達(dá)80-150m。目前中國(guó)最高的木結(jié)構(gòu)建筑師是山西應(yīng)縣木塔。1981年，美國(guó)華盛頓州建成的塔科馬體育館的主體結(jié)構(gòu)為膠合木穹頂結(jié)構(gòu)，是當(dāng)時(shí)世界上最大的木結(jié)構(gòu)穹頂?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑大多采用工程木。工程木主要分為：膠合層積木和結(jié)構(gòu)復(fù)合木材。結(jié)構(gòu)復(fù)合木材分為：?jiǎn)伟鍖臃e材、平行木片膠合木、層疊木片膠合木、定向刨花板和木質(zhì)工字梁。8、砌體可分為無(wú)筋砌體和配筋砌體。常見(jiàn)的無(wú)筋砌體有：燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體、蒸壓粉煤灰和蒸壓灰砂磚砌體、混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體、石砌體；配筋砌體分為：配筋磚砌體和配筋砌塊砌體。古代砌體結(jié)構(gòu)建筑物有：埃及胡夫金字塔、土耳其伊斯坦布爾的索菲亞大教堂、古希臘的巴臺(tái)農(nóng)神殿、巴黎

31、圣母院。巴黎圣母院是著名的哥特式教堂建筑，采用以柱墩骨架、券拱和飛扶壁等組成的磚石框架結(jié)構(gòu)。中國(guó)古代砌體建筑結(jié)構(gòu)有明代的南京靈谷寺無(wú)梁殿，是以磚拱券為主體結(jié)構(gòu)；陜西涇陽(yáng)的崇文寶塔是目前國(guó)內(nèi)第一砌體結(jié)構(gòu)高塔。近代20世紀(jì)以前，世界上最高的現(xiàn)代砌體結(jié)構(gòu)辦公用樓房是1891年在美國(guó)芝加哥建成的莫納德洛克大樓。當(dāng)前，高強(qiáng)磚砌體、配筋磚砌體或空心磚砌體、配筋混凝土塊材以及混凝土和磚組合砌體已成為常用的砌體結(jié)構(gòu)材料。20世紀(jì)50年代以來(lái)，我國(guó)的砌體建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了又磚砌體配筋磚砌體大型振動(dòng)磚壁板配筋混凝土砌塊砌體的發(fā)展過(guò)程。9、混凝土結(jié)構(gòu)包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)是土木工

32、程建筑的主要結(jié)構(gòu)類型。1903年在美國(guó)辛辛那提建成的英格爾大樓時(shí)世界第一幢混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑。1908年建成的上海電話公司大樓時(shí)我國(guó)最早的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。目前，世界上最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑是馬來(lái)西亞的石油雙塔大廈，第二的是美國(guó)芝加哥的特朗普國(guó)際酒店大廈。法國(guó)巴黎國(guó)家工業(yè)與技術(shù)展覽中心大廳的鋼筋混凝土薄殼結(jié)構(gòu)是當(dāng)前世界上混凝土結(jié)構(gòu)中跨度最大的公共建筑。10、鋼結(jié)構(gòu)建筑物是以鋼材作為主要承重材料的建筑物，鋼結(jié)構(gòu)常用于跨度大、高度大、荷載大、動(dòng)力作用大的各種建筑和土木工程結(jié)構(gòu)中。初始應(yīng)用鐵類金屬做成的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)鑄鐵柱和熟鐵梁。1772年建成的英國(guó)利物浦圣安妮教堂是最早成功采用鑄鐵結(jié)構(gòu)構(gòu)件的

33、范例。我國(guó)是最早用鐵建造結(jié)構(gòu)的國(guó)家之一，如建于南漢朝的廣州光孝塔東鐵塔，建于宋朝的玉泉寺塔。目前世界上最高的全鋼結(jié)構(gòu)建筑是美國(guó)芝加哥的威利斯大廈（原名西爾斯大廈），1931年建成的紐約帝國(guó)州大廈是世界全鋼結(jié)構(gòu)建筑物第二高。芝加哥的約翰漢考克大廈為最早的巨型桁架結(jié)構(gòu)。1993年建成的日本福岡體育館，其直徑222米的屋蓋是世界上最大的球面網(wǎng)殼。國(guó)家體育場(chǎng)（鳥巢）是巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式鳥巢結(jié)構(gòu)。南京奧林匹克體育中心主體育場(chǎng)的鋼桁架主拱是世界上跨度最大的拱。11、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)建筑物是采用鋼構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件（或鋼-混凝土組合構(gòu)件）共同組成結(jié)構(gòu)體系所形成的建筑物。目前，世界上最高的的建筑物

34、是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系的哈利法（迪拜）塔，除高度外，還有辦公樓層最多、混凝土泵送高度最大、電梯速度最快，該塔采用核心筒+剪力墻+端部柱的結(jié)構(gòu)體系。中國(guó)臺(tái)北金融大廈在鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)建筑物中是高度排全球第三、中國(guó)第一的。上海環(huán)球金融中心是我國(guó)內(nèi)地最高、世界第四的組合結(jié)構(gòu)建筑物，采用了外筒為巨型桁架筒體、內(nèi)部為鋼筋混凝土筒體的筒中筒結(jié)構(gòu)。南京紫峰大廈是內(nèi)地第二高的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)建筑物，是帶加強(qiáng)層的框架核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，采用型鋼混凝土柱、鋼梁和鋼筋混凝土核心筒。香港中國(guó)銀行大廈是“大型立體支撐體系”組合結(jié)構(gòu)，該建筑在受力上的獨(dú)到之處有：（1）采用幾何不變的軸力桿代替幾何可變的彎曲桿來(lái)抵抗水

35、平荷載，經(jīng)濟(jì)有效；（2）多片平面支撐體系組成立體支撐，可承受水平荷載和豎向重力荷載，抗傾覆能力強(qiáng)；（3）最大柱布置在四角，抗傾覆力臂最大；（4）多個(gè)鋼構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，用型鋼混凝土組合柱，簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造；（5）混凝土參與受壓，降低造價(jià)，有利于抗傾覆和側(cè)移。12、張拉結(jié)構(gòu)是由一系列受拉的直線形或曲線形索及相應(yīng)構(gòu)件所組成的承重結(jié)構(gòu)，屬于承受張拉力的結(jié)構(gòu)。膜結(jié)構(gòu)是用多種高強(qiáng)薄膜材料和加強(qiáng)構(gòu)件通過(guò)一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)拉應(yīng)力，形成一種作為屋蓋結(jié)構(gòu)的空間形狀并能承受一定的外荷載的空間結(jié)構(gòu)型式。膜結(jié)構(gòu)可分為氣承式膜結(jié)構(gòu)和張拉式膜結(jié)構(gòu)。薄膜材料主要有玻璃纖維布、塑料薄膜、金屬編織物等，使用最多的是玻璃纖

36、維布。薄膜材料之間可用熔接、粘接或縫合3種方法連接。北京工人體育館建成于1961年，是我國(guó)早期張拉結(jié)構(gòu)的代表。目前世界上張拉結(jié)構(gòu)和懸索結(jié)構(gòu)中跨度最大的是美國(guó)亞特蘭大喬治亞穹頂。我國(guó)國(guó)家游泳中心水立方是世界上面積最大、功能要求最復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu)體系。1997年建成的上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)跨度最大、懸挑長(zhǎng)度最長(zhǎng)和覆蓋面積最大的體育場(chǎng)，也是我國(guó)首次在大型永久性建筑上采用膜結(jié)構(gòu)。13、特種構(gòu)筑物也稱特種結(jié)構(gòu)，指房屋、地下建筑、橋梁、隧道、水工結(jié)構(gòu)以外的具有特殊用途的工程結(jié)構(gòu)。包括：貯液池、煙囪、筒倉(cāng)、水塔、擋土墻、深基坑支撐結(jié)構(gòu)、電視塔和紀(jì)念性構(gòu)筑物等。目前世界上容量最大的水塔是瑞典馬爾默水塔，容量1

37、0000立方米，最高的水塔是科威特水塔。電視塔為筒體懸臂結(jié)構(gòu)或空間框架結(jié)構(gòu)，由塔基、塔座、塔身、塔樓和桅桿等組成。目前世界上最高的電視塔是日本東京的天空樹，高度為634米。中國(guó)最高的電視塔是廣州的新電視塔，又稱海心塔，高610米。六、地下工程概述1、建筑在巖石中、土中或水底以下的工程設(shè)施統(tǒng)稱地下工程，包括：工業(yè)建筑工程、民用建筑工程、交通工程、礦山工程、水利工程、軍事工程和各種公用服務(wù)性設(shè)施。地下工程設(shè)施可以構(gòu)筑成隧道形式，也可以采用棋盤式和房間式布置。地下工程設(shè)施的特點(diǎn)：（1）它必然承受著四周巖層和土層傳來(lái)的壓力，稱圍巖壓力或巖體壓力；（2）巖層和土層具有良好的抗爆、抗震能力和良好的熱穩(wěn)定性

38、和密閉性。地下工程設(shè)施與巖土層接觸處必須有襯砌結(jié)構(gòu)，襯砌結(jié)構(gòu)的材料一般為鋼筋混凝土或磚、石，最適宜的襯砌外形介于圓形和蛋形之間。人類在原始時(shí)期就利用天然洞穴作為群居、活動(dòng)場(chǎng)所和墓室，但更多的局限于帝王貴人的陵墓和人類居住的窯洞。2、根據(jù)使用目的，地下工程設(shè)施分為：居住設(shè)施、公共設(shè)施、功能設(shè)施、生產(chǎn)設(shè)施、交通設(shè)施、貯藏設(shè)施、防災(zāi)人防設(shè)施、軍事設(shè)施。根據(jù)周圍環(huán)境材料不同，分為巖石地層中的地下工程、土質(zhì)地層中的地下工程。按規(guī)模大小，分為小型地下工程和大型地下工程。3、地下居住建筑規(guī)模最大、分布最廣的地區(qū)是我國(guó)西北部黃土高原，主要形式是傳統(tǒng)的窯洞，一類是崖窯，也稱靠山式窯洞；一類是下沉式窯洞。覆土住宅

39、是指在平地上或開挖的地基上，用常規(guī)方法建造住宅，在結(jié)構(gòu)工程完工后，屋頂和外墻面積的50%以上用一定厚度的土覆蓋，其余部分仍然外露的一種半地下式住宅。4、隧道是修筑在巖體、土體或水體的，兩端有出入口的，供車輛、行人、水流及管線等通過(guò)的通道，包括交通運(yùn)輸方面的鐵路、道路、水（海）底隧道和各種水工隧道。隧道有以下特點(diǎn)：（1）它是交通運(yùn)輸線路穿越天然屏障的有效方法；（2）穿越的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，遇到的意外情況多，工程定位、設(shè)計(jì)、施工方法都必須隨時(shí)作相應(yīng)的調(diào)整；（3）施工作業(yè)面窄，可容納的勞動(dòng)力和機(jī)械設(shè)備都受到限制，對(duì)工業(yè)化、機(jī)械化施工要求高；（4）造價(jià)昂貴。隧道分為鐵路隧道、道路隧道和水底隧道。5、鐵

40、路隧道由洞口路塹、洞門、洞身襯砌結(jié)構(gòu)和隧道內(nèi)外附屬構(gòu)筑物組成。世界上最長(zhǎng)的鐵路隧道是瑞士于2010年10月建成的，全長(zhǎng)57km6、按道路隧道所處的位置，道路隧道分為山嶺道路隧道、水底道路隧道和城市道路隧道。道路隧道要盡量設(shè)計(jì)成直線，隧道內(nèi)的縱坡不宜大于3.5%，也不應(yīng)小于0.3%。目前世界上最長(zhǎng)的公路隧道是位于挪威西部地區(qū)的洛達(dá)爾隧道，全長(zhǎng)24.51千米。第二長(zhǎng)的公路隧道是陜西秦嶺終南山隧道，全長(zhǎng)18.02千米。7、世界上最長(zhǎng)的海底隧道是日本的青函隧道，全長(zhǎng)53.85千米；第二長(zhǎng)的是英吉利海峽隧道，全長(zhǎng)50.5千米；第三長(zhǎng)的是中國(guó)膠州灣海底隧道，全長(zhǎng)7.8千米。我國(guó)第一條水下公路隧道是上海黃浦

41、江打浦路隧道，全長(zhǎng)2761米。水底隧道較典型的橫斷面是矩形和圓形。七、橋梁工程概述1、橋梁工程是指橋梁勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和檢定等的工作過(guò)程，以及研究這一過(guò)程的科學(xué)和工程技術(shù)。在工程投資規(guī)模上，橋梁工程占工程總造價(jià)的10-20&。2、橋梁由四個(gè)基本部分組成，即上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座和附屬設(shè)施。上部結(jié)構(gòu)是在線路中斷時(shí)跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu)，是橋梁支座以上跨越橋孔的總稱。下部結(jié)構(gòu)包括橋墩、橋臺(tái)和基礎(chǔ)。橋墩和橋臺(tái)是支承上部結(jié)構(gòu)并將其傳來(lái)的恒載和車輛等活載再傳至基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)物?；A(chǔ)是橋墩和橋臺(tái)的奠基部分。支座是設(shè)在墩（臺(tái)）頂，用于支承上部結(jié)構(gòu)的傳力裝置。附屬設(shè)施包括橋面系、伸縮縫、橋臺(tái)搭板、錐形護(hù)坡

42、、交通與機(jī)電工程設(shè)施。3、按照受力體系劃分，橋梁由梁、拱、索三大基本體系，其中梁式橋以受彎為主，拱式橋以受壓為主，懸索橋以受拉為主。在受力上具組合特征的橋型有剛架橋和斜拉橋等。4、梁式橋是一種在豎向荷載作用下無(wú)水平反力的結(jié)構(gòu)，與同樣跨徑的其他結(jié)構(gòu)體系相比，梁橋內(nèi)產(chǎn)生的彎矩最大，需用抗彎、抗拉能力強(qiáng)的材料建造，如鋼、鋼筋混凝土、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。對(duì)中小跨徑橋梁，在公路上應(yīng)用最廣的是標(biāo)準(zhǔn)跨徑的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋，其常用跨徑在25m以下，在跨徑較大時(shí)，需采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋，但跨度一般不超過(guò)50m。5、拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。拱結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用力下，橋墩和橋臺(tái)將承受水平推力。在地基

43、條件不適合修建具有很大推力的拱橋的情況下，也可建造水平推力由受拉系桿來(lái)承受的系桿拱橋。按照行車道處于主拱圈的不同位置，拱橋分為上承式拱橋、中承式拱橋和下承式拱橋。6、剛構(gòu)橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁（板）與立柱（或豎墻）整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu)。剛架橋有門式剛構(gòu)橋、t型剛構(gòu)橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、斜腿式剛構(gòu)橋。7、懸索橋（也稱吊橋）是用懸掛在兩邊塔架上的強(qiáng)大纜索作為主要承重結(jié)構(gòu)，其剛度最小，屬柔性結(jié)構(gòu)。8、斜拉橋由塔柱、主梁和斜拉索組成。它的基本受力特點(diǎn)是：受拉的斜拉索將主梁多點(diǎn)吊起，并將主梁的恒載和車輛等其他荷載傳至塔柱，再通過(guò)塔柱基礎(chǔ)傳至地基。塔柱基本上以受壓為主。蘇通大橋號(hào)稱最大主跨、最高橋塔、最深基礎(chǔ)

44、、最長(zhǎng)拉索。9、按橋梁全長(zhǎng)和跨徑不同分為特大橋、大橋、中橋、小橋和涵洞。公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtgd60-2004）按跨徑分類標(biāo)準(zhǔn)如下：橋涵分類涵洞小橋中橋大橋特大橋多孔跨徑總長(zhǎng)（m）8l30單孔跨徑（m）510、根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，橋墩分為實(shí)體（重力）式橋墩、空心式橋墩、構(gòu)架式橋墩和樁（柱）式橋墩。橋臺(tái)有實(shí)體式橋臺(tái)和埋置式橋臺(tái)；橋梁基礎(chǔ)有：剛性擴(kuò)展基礎(chǔ)，是橋梁實(shí)體式墩臺(tái)淺基礎(chǔ)的基本形式，主要特點(diǎn)是基礎(chǔ)外伸長(zhǎng)度與基礎(chǔ)高度的比值必須不大于1：（1.25-1.5），樁基礎(chǔ)；沉井基礎(chǔ)；沉箱基礎(chǔ)。八、道路工程概述1、現(xiàn)代交通運(yùn)輸系統(tǒng)由鐵路、道路、水運(yùn)、航空及管道五種運(yùn)輸方式組成。按其所處位置、交通性質(zhì)和使

45、用特點(diǎn)，道路可分為：公路、城市道路和其他道路。2、公路是指連接城市、鄉(xiāng)村和工礦基地等，主要供汽車行駛的具備一定技術(shù)條件和設(shè)施的道路。按其功能可分為干線公路、集散公路和地方公路；按其行政管理屬性可分為國(guó)道、省道、縣道和鄉(xiāng)村公路四個(gè)行政等級(jí)；按其功能和適應(yīng)的交通量可分為高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路和四級(jí)公路五個(gè)技術(shù)等級(jí)。3、城市道路是指在城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)的道路、廣場(chǎng)和停車場(chǎng)（不包括街坊內(nèi)部道路），是城市必需的交通設(shè)施，由各城市規(guī)劃部門負(fù)責(zé)規(guī)劃，市政建設(shè)部門負(fù)責(zé)建造、管理和養(yǎng)護(hù)。按其在城市路網(wǎng)中的地位、交通功能及城市規(guī)模、設(shè)計(jì)交通量等因素可分為快速路、主干路、次干路和支路。除公路和城市道路外，

46、道路還包括廠礦道路、林區(qū)道路和風(fēng)景區(qū)道路。4、道路工程是以道路為對(duì)象進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)與管理的全過(guò)程，以及其科學(xué)技術(shù)和工程實(shí)體的總稱。它是土木工程的重要分支。我國(guó)于1912年修建第一條汽車公路湖南長(zhǎng)沙至湘潭的公路。滇緬公路時(shí)我國(guó)最早采用瀝青表面處理路面的公路，是我國(guó)公路機(jī)械化施工的開始。5、道路的組成可分為道路線形和道路結(jié)構(gòu)兩大部分。道路線形是指道路在空間的幾何形狀和尺寸，簡(jiǎn)稱路線。常用路線平面線形、縱斷面線形和道路橫斷面來(lái)表示。6、道路平面線形由直線、圓曲線和緩和曲線三種線形要素構(gòu)成。緩和曲線的線形有回旋形、三次拋物線和雙紐線等，常用的是回旋線形式。道路平面線形的組合形式有：簡(jiǎn)單形、

47、基本形、卵形、s形、凸形、復(fù)合形等。道路平面線形設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)汽車形式的橫向穩(wěn)定性、行車軌跡、駕駛員的視覺(jué)和心理、線形美觀、工程經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)與協(xié)調(diào)等方面的要求，合理確定道路平面線形三要素的幾何參數(shù)，力求線形的連續(xù)和均衡，使線形與地形、地物、環(huán)境和景觀等相協(xié)調(diào)。7、道路縱斷面線形由直坡段、豎曲線組成，豎曲線分為凸形豎曲線和凹形豎曲線。道路縱斷面線形設(shè)計(jì)包括縱坡設(shè)計(jì)和豎曲線設(shè)計(jì)兩項(xiàng)。8、道路交叉口分為平面交叉口和立體交叉口兩大類。平面交叉口的交通管理方式有：無(wú)交叉優(yōu)先、主路交叉優(yōu)先和信號(hào)控制交叉等，其類型有加鋪轉(zhuǎn)角式、分道轉(zhuǎn)彎式、拓寬路口式和環(huán)形交叉等。立交可分為分離式和互通式兩大類。9

48、、道路由路基、路面、橋涵、隧道、其他交通工程及沿線設(shè)施構(gòu)成。10、路基是道路行車部分路面的基礎(chǔ)。路基工程包括路基本體工程、路基排水工程、路基防護(hù)和加固建筑以及修筑路基必需的改河、改溝工程等。一般公路路基修建投資占公路總投資的25-45%，個(gè)別山區(qū)公路可達(dá)65%。路基橫斷面的典型形式有路堤、路塹和半挖半填三種類型。路基的幾何尺寸主要由路基寬度、路基高度和邊坡坡度三者構(gòu)成。路基寬度取決于公路技術(shù)等級(jí)；路基高度取決于地形和縱斷面線形設(shè)計(jì)；邊坡坡度取決于土質(zhì)、地質(zhì)、水文與水文地質(zhì)條件、路基高度和橫斷面經(jīng)濟(jì)型等因素。路基結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足三個(gè)基本要素：（1）；路基必須平順，具有足夠的寬度和上方界限；（2）路基必

49、須堅(jiān)固、穩(wěn)定；（3）路基的修筑，要求技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上合算、建筑周期盡可能短，并與有關(guān)工程相協(xié)調(diào)。11、路面是用筑路材料鋪在路基頂面，供車輛直接在其表面行駛的一層或多層的道路結(jié)構(gòu)層。路面結(jié)構(gòu)在道路造價(jià)中所占比重約為30%。路面時(shí)一種層狀結(jié)構(gòu)，各類路面結(jié)構(gòu)可分為面層、基層和墊層三個(gè)層次。面層應(yīng)具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和良好的溫度穩(wěn)定性，要求耐磨、抗滑、平整和不透水?；鶎又饕鸪兄刈饔?，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。墊層起排水、隔水、防凍、防污或擴(kuò)散荷載應(yīng)力的作用。按面層材料的不同，路面可分為瀝青路面、水泥混凝土路面、瀝青貫入碎（礫）石、瀝青碎（礫）石、瀝青表面處治路面、砂礫石路面。按技術(shù)條件及面層類型不同，可分為

50、高級(jí)路面、次高級(jí)路面、中級(jí)路面和低級(jí)路面。按路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和設(shè)計(jì)方法的相似性，路面可分為柔性路面、剛性路面、半剛性路面。12、路面應(yīng)滿足四個(gè)基本要求：（1）功能性好，指能提供快速、安全、舒適和經(jīng)濟(jì)的車輛行駛表面。它和路面的平整度、車輛懸掛系統(tǒng)的振動(dòng)特性和人對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)或接受能力三個(gè)因素有關(guān)，最主要的影響因素是路面的平整度。（2）結(jié)構(gòu)性能好，指路面在使用過(guò)程中受到行車荷載和環(huán)境等因素的作用不出現(xiàn)斷裂或裂縫類、永久變形類、耗損類損壞。（3）耐久性好，指路面能達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前能承受行車荷載作用的次數(shù)或使用年限。（4）安全性好，指路面表面的抗滑能力。如車轍深度超過(guò)10-13mm，車輛高速行駛

51、會(huì)出現(xiàn)飄滑現(xiàn)象。13、路面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）路面結(jié)構(gòu)層的選擇和組合方案的提出；（2）各結(jié)構(gòu)層混合料的組成設(shè)計(jì)；（3）各結(jié)構(gòu)層的厚度設(shè)計(jì)；（4）方案的工程經(jīng)濟(jì)性分析和比選，確定實(shí)施方案。14、涵洞按結(jié)構(gòu)形式可分為圓管涵、箱涵、蓋板涵和拱涵；按涵頂填土情況可分為明涵和暗涵（涵頂填土大于50cm）。15、其他交通工程設(shè)施及沿線設(shè)施應(yīng)按照“保障安全、提供服務(wù)、利于管理”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)和修建，占總投資的5-10%。16、高速公路是指具有四個(gè)或四個(gè)以上車道，設(shè)置有中央分隔帶，全部立體交叉并全部控制出入的專供汽車高速行駛的公路。我國(guó)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（jtgb01-2003）將高速公路定義為：專供汽車分向

52、分車道行駛并應(yīng)全部控制出入的多車道公路。我國(guó)高速公路的設(shè)計(jì)時(shí)速一般采用80、100、120km/h，在特殊的局部路段，經(jīng)論證，該路段的設(shè)計(jì)時(shí)速可以采用60km/h。1988年建成的滬嘉高速公路是我國(guó)大陸建成的第一條高速公路。17、高速公路具有以下特點(diǎn)：（1）分道分向行駛，行車速度高；（2）全部控制出入；（3）通行能力大；（4）交通事故率低、安全性較好；（5）運(yùn)輸效率高。18、我國(guó)高速公路建設(shè)存在以下問(wèn)題：（1）投資大、造價(jià)高、建設(shè)周期長(zhǎng)；（2）生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境影響大；（3）收費(fèi)管理體制不完善；（4）路面病害嚴(yán)重；（5）部分高速交通量大，出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。19、城市道路與公路分界線為城市規(guī)劃

53、區(qū)的邊界線。城市道路一般由下列內(nèi)容組成：（1）車行道，包括機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道；（2）路側(cè)帶，包括人行道、設(shè)施帶、路側(cè)綠化帶；（3）分隔帶；（4）交叉口和交通廣場(chǎng)；（5）停車場(chǎng)和公交?？空荆唬?）道路雨水排水系統(tǒng)；（7）其他設(shè)施，包括渠化交通島、安全護(hù)欄、照明設(shè)備、交通信號(hào)等。20、城市道路具有以下特點(diǎn)：（1）功能多樣，組成復(fù)雜；（2）行人、非機(jī)動(dòng)車交通量大；（3）道路交叉口多；（4）沿路兩側(cè)建筑物密集，建筑物與道路相互協(xié)調(diào)的問(wèn)題突出；（5）景觀藝術(shù)要求高；（6）城市道路規(guī)劃、設(shè)計(jì)影響因素多；（7）政策性強(qiáng)。九、鐵路工程概述1、世界上第一條蒸汽機(jī)車牽引鐵路是英國(guó)在1825年建造的斯托克頓至達(dá)靈

54、頓鐵路。我國(guó)最早的一條鐵路是1865年英國(guó)商人在北京宣武門外修建的，僅0.5km長(zhǎng)，我國(guó)第一條自行設(shè)計(jì)、自行施工的是京張鐵路。2006年7月，被譽(yù)為“離天最近的鐵路”和“世界上最高的鐵路”青藏鐵路開通試運(yùn)營(yíng)。我國(guó)的高速鐵路建設(shè)始于1999年所建的秦沈客運(yùn)專線。2、鐵路由線路、路基和線路上部建筑組成。鐵路工程設(shè)施還有橋梁、涵洞、隧道、排水系統(tǒng)、車站設(shè)施、機(jī)務(wù)設(shè)備、電力供應(yīng)等。鐵路分為四個(gè)等級(jí)：i級(jí)鐵路是指在路網(wǎng)中起骨干作用的，或近期年客貨運(yùn)量大于或等于20mt的鐵路；ii級(jí)鐵路是指在鐵路網(wǎng)中起聯(lián)絡(luò)、輔助作用的，或近期年客貨運(yùn)量小于20mt，且大于等于10mt的鐵路；iii級(jí)鐵路是指某一地區(qū)或企業(yè)

55、服務(wù)的鐵路，近期年客貨運(yùn)量小于10mt，大于等于5mt的鐵路；iv級(jí)鐵路是指某一地區(qū)或企業(yè)服務(wù)的鐵路，近期年客貨運(yùn)量小于5mt的鐵路。鐵路的設(shè)計(jì)年度分為近期和遠(yuǎn)期，近期為交付運(yùn)營(yíng)后第10年，遠(yuǎn)期為交付運(yùn)營(yíng)后第20年。1mt=100萬(wàn)噸。3、鐵道工程是指鐵路上各種土木工程設(shè)施和修建鐵路各個(gè)階段所運(yùn)用技術(shù)和管理的總稱。4、鐵路線路在平面上由直線和曲線組成，曲線采用圓曲線，并在圓曲線和直線之間插入緩和曲線。鐵路線上在某區(qū)段上限制貨物列車重量的坡度，稱作限制坡度。5、鐵路的路基是鐵路線路承受軌道和列車荷載的地面結(jié)構(gòu)物，可分為路堤、路塹和半路堤半路塹3種基本形式。6、鐵路線路上部建筑包括鋼軌、軌枕、道床

56、和道岔。線路上部建筑的強(qiáng)度和穩(wěn)定性取決于鋼軌類型、軌枕類型和密度、道傳類型和厚度等因素。根據(jù)主要運(yùn)營(yíng)條件，將軌道分為特重、重、中和輕型5個(gè)等級(jí)。我國(guó)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌有： 70kg/m、60kg/m、50kg/m、43kg/m、38kg/m等5種，兩條鋼軌間的標(biāo)準(zhǔn)軌距為1435mm，誤差不超過(guò)+6mm和-2mm。軌枕應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、彈性和耐久性。軌枕主要有木枕和預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕兩種。每千米線路上鋪設(shè)軌枕的數(shù)量應(yīng)根據(jù)運(yùn)量及行車速度等運(yùn)營(yíng)條件確定，一般在1520-1840根之間。軌枕越多表明軌道的強(qiáng)度越高。道床是鋪設(shè)在路基頂面上的道渣層，主要線路應(yīng)采用碎石道砟道床。路基為非滲水性時(shí)，宜采用雙層道床。道岔是鐵路線路、線路間連接和交叉設(shè)備的總稱，最常用、最簡(jiǎn)單的線路連接設(shè)備室普通單式道岔，它由轉(zhuǎn)轍器、轉(zhuǎn)轍機(jī)械、轍叉、連接部分和岔枕所組成。7、鐵路工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：（1）在經(jīng)濟(jì)上論證所設(shè)計(jì)線路在