(1)數(shù)力理論在現(xiàn)代重要工程中的應(yīng)用第一部分

數(shù)力理論在現(xiàn)代重要工程中的應(yīng)用第一章數(shù)力理論在現(xiàn)代重要工程中的應(yīng)用概述引言開設(shè)這門課的目的、意義數(shù)學(xué)、力學(xué)的主要內(nèi)容1）數(shù)學(xué)：初等數(shù)學(xué)、高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)（積分變換，復(fù)變函數(shù)、線性代數(shù)、概率論、矢量分析與場論、數(shù)學(xué)物理方程等）2）力學(xué)：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、巖土力學(xué)等1.1在土木工程中的應(yīng)用一、土木工程1、定義：土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱。科學(xué)關(guān)于事物的基本原理和事實的有組織有系統(tǒng)的知識。技術(shù)根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種生產(chǎn)工藝、作業(yè)方法、設(shè)備裝置的總和。工程將自然科學(xué)的原理應(yīng)用到工農(nóng)生產(chǎn)部門中去而形成的各學(xué)科的總稱。其目的在于利用和改造自然來為人類服務(wù)，但工程并不等于科學(xué)。2、土木工程的范圍

房屋建筑工程土木工程

公路與城市道路工程

鐵道工程

橋梁工程

隧道工程

機場工程

地下工程

給水排水工程

港口碼頭工程國際上，水利工程也是3、土木工程需要解決的問題形成人類活動所需的功能良好和舒適美觀的空間和通道；賴特所設(shè)計的“流水別墅”，被譽為是“二十世紀的藝術(shù)杰作”。能夠抵御自然或人為的作用力；中南加州大學(xué)醫(yī)院，采用鉛芯多層橡膠隔震器68個，多層橡膠隔震器81個。在1994年發(fā)生的6.7級地震中，6-8英尺高的花瓶等沒有一個掉下來，各種機器等均未損壞，醫(yī)院功能得到維持，成為防災(zāi)中心，起到十分重要的作用。充分發(fā)揮所采用材料的作用；美籍華人建筑師貝聿銘所設(shè)計的巴黎盧浮宮玻璃金字塔，被公認為當代建筑藝術(shù)最偉大的奇跡，其金屬支架的負荷超過了它自身的重量。利用有效的技術(shù)和組織，把社會所需要的工程建造成功；2008年北京奧運會游泳中心和主體育場。二、土木工程專業(yè)歷史沿革

1952年，我國學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)的模式對土木工程系科進行設(shè)置，所設(shè)立的工業(yè)與民用建筑專業(yè)專攻房屋建筑、道路專業(yè)專攻道路；后在1982年、1993年、1997年對專業(yè)目錄進行了三次調(diào)整，堅持拓寬專業(yè)口徑、增強適應(yīng)性的原則，自1993年工業(yè)于民用建筑專業(yè)改為建筑工程專業(yè)，1997年起將建筑工程、交通土建、地下工程等近十個專業(yè)合并為目前的“土木工程專業(yè)”。1.2我國高等學(xué)校土木工程專業(yè)

人才培養(yǎng)目標和素質(zhì)要求*本節(jié)內(nèi)容根據(jù)全國土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會制定的培養(yǎng)方案編寫一、培養(yǎng)目標培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，掌握土木工程學(xué)科的基本理論和基本知識，獲得工程師基本訓(xùn)練并具有創(chuàng)新精神的高級專門人才。畢業(yè)生能從事土木工程的設(shè)計、施工與管理工作，具有初步的項目規(guī)劃和研究開發(fā)能力。目標明確前程似錦二、素質(zhì)要求1、思想道德、文化和心理素質(zhì)

愛國、愛黨、有志向、為人民服務(wù)！敬業(yè)、守法、愛勞動、有高尚道德！樂觀、向上、有修養(yǎng)、保持良好心態(tài)！

有容乃大無欲則剛2、知識結(jié)構(gòu)

知識結(jié)構(gòu)人文社會科學(xué)基礎(chǔ)自然科學(xué)基礎(chǔ)知識學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識專業(yè)知識相鄰學(xué)科知識政治、外語、法律、經(jīng)濟、哲學(xué)等。數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、信息、計算機等。力學(xué)、地質(zhì)、材料、測量、畫法幾何等?？睖y、設(shè)計、施工、防災(zāi)、專業(yè)法規(guī)等。努力學(xué)習(xí)吧！3、能力結(jié)構(gòu)

獲取知識的能力

能力結(jié)構(gòu)運用知識的能力創(chuàng)新能力表達、管理和公關(guān)能力查閱文獻、獲取信息、不斷學(xué)習(xí)理論與實踐結(jié)合、解決工程問題科學(xué)研究、開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新圖文及口頭表達管理及人際關(guān)系4、其他良好的身體素質(zhì)—身體是革命的本錢！21世紀對工程技術(shù)人員各要求的排序！*摘自2000年9月在華沙召開的世界工程教育大會。

對專業(yè)的技術(shù)熱情；綜合能力；專業(yè)技術(shù)知識；

第二章土木工程的內(nèi)涵

和發(fā)展簡史

2.1土木工程的內(nèi)涵一、土木工程是一種工程分科用石材、磚、砂漿、水泥、混凝土、鋼材、木材、塑料等建筑材料修建房屋、鐵路、道路、橋梁、隧道、運河、堤壩、港口等工程的生產(chǎn)活動和工程技術(shù)，包括對上述各類工程的勘測、設(shè)計、開發(fā)、建造、保養(yǎng)、維修等。

二、土木工程是一種學(xué)科—土木工程學(xué)指運用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)知識，力學(xué)、材料等技術(shù)科學(xué)知識以及土木工程方面的工程技術(shù)知識來研究、設(shè)計、修建各種建筑物和構(gòu)筑物的一門學(xué)科。

2.2土木工程的發(fā)展簡史（土木工程的發(fā)展經(jīng)過了古代、近代和現(xiàn)代3個歷史時期）一、古代土木工程1、時間：公元前5000年至17世紀中葉。2、特點：材料：最早只是當?shù)氐奶烊徊牧希缒嗤痢⒌[石、樹枝、竹、茅草、蘆葦?shù)?，后來發(fā)展了土坯、石材、磚、瓦、木、青銅、鐵、鉛以及混合材料如草筋、混合土等。

工藝技術(shù)：最早只是利用石斧、石刀等簡單工具，后來發(fā)展了斧、鑿、鉆、鋸、鏟等的青銅和鐵制工具，興起了窯制和鍛燒加工技術(shù)，以及打樁機、桅桿起重機等施工機械。工程上的分工也日益細致，工種分化有木工、瓦工、泥工、土工、窯工、雕工、石工、彩畫工等。土木工程缺乏理論上的依據(jù)和指導(dǎo)，僅有一些經(jīng)驗總結(jié)和形象描述。盡管如此，古人還是創(chuàng)造了許多讓我們驚嘆的杰作!

3、古代有代表性的工程

距今約6000-7000年的西安半坡村遺址3、古代有代表性的工程

建于約公元前２６７０年的埃及大金字塔，原高１４６.５９米，塔基呈正方形，每邊長約２３０多米，塔身由２３０萬塊巨石組成，為建成大金字塔，一共動用了１０萬人花了２０年時間。3、古代有代表性的工程

建于約2000年前的古羅馬帝國競技場，其直徑最長處為188米，最短處為156米，可容8萬人。3、古代有代表性的工程

帕特農(nóng)神廟建于公元前447年至前438年。神廟長70米，寬31米，柱高10.5米。它結(jié)構(gòu)勻稱、比例合理，體現(xiàn)了希臘人理想的審美標準，即黃金分割律。3、古代有代表性的工程

索菲亞大教堂是拜占庭建筑風(fēng)格的代表作。主體呈長方形，中央大穹窿圓頂直徑33米，頂部離地55米。東西兩端連接著兩個小穹窿圓頂，每個小圓頂又連接更小的圓頂。

3、古代有代表性的工程

長城是我國古代勞動人民勤勞和智慧的結(jié)晶，代表了我國燦爛的古代文明。3、古代有代表性的工程

公元590-608年間建造在河北省洨河上的隋代敞肩式單孔圓弧弓形石拱橋，即趙州橋。該橋全長50.82米，橋面寬約10米，跨度37.02米，采用28條并列的石條砌成拱圈形成。拱圈矢高7.32米。該橋無論在材料使用、結(jié)構(gòu)受力、藝術(shù)造型和經(jīng)濟上都達到極高成就，是世界上最早的敞肩式拱橋，早于歐洲同類橋約1000年。隋唐以前，中國已經(jīng)形成了梁橋、拱橋、索橋、浮橋這四大橋梁體系。

3、古代有代表性的工程

應(yīng)縣木塔，建于1056年，總高67.13米，底層直徑30米，是國內(nèi)外現(xiàn)存最古老最高大的木結(jié)構(gòu)塔式建筑。3、古代有代表性的工程

始建于秦末年的四川都江堰大型引水樞紐，是歷史上最大的無壩引水工程。此工程以灌溉為主，兼有防洪、水運、供水等多種效益，一直沿用至今。其規(guī)模之大，規(guī)劃之周密，技術(shù)之合理，均為前所未有。二、近代土木工程1、時間：17世紀中葉至20世紀中葉。2、特點：有力學(xué)和結(jié)構(gòu)理論作為指導(dǎo)，伽利略建立的梁的設(shè)計理論、牛頓總結(jié)的力學(xué)三大定律、歐拉建立的柱的壓曲理論等為土木工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；磚、瓦、木、石等建筑材料得到日益廣泛的使用，混凝土、鋼筋混凝土以及早期的預(yù)應(yīng)力混凝土得到發(fā)展，工業(yè)發(fā)展給建筑業(yè)帶來新型建筑材料；施工技術(shù)進步很大，建造規(guī)模日益擴大，建造速度大大加快。

3、近代有代表性的工程

1859年發(fā)明的轉(zhuǎn)爐煉鋼法，使得鋼材得以大量生產(chǎn)并愈來愈多地應(yīng)用于土木工程。1889年建于巴黎的埃菲爾鐵塔就是最具代表性的工程之一，它高300m，重8500噸，是近代高層建筑的萌芽。3、近代有代表性的工程

1824年阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權(quán)，使得混凝土在土木工程中得到廣泛應(yīng)用。建于1931年的美國紐約帝國大廈，采用鋼框架結(jié)構(gòu)外包混凝土，高381米，102層，曾保持世界第一高長達40年之久。美國人將帝國大廈的落成當作紐約市從經(jīng)濟蕭條中復(fù)蘇的象征。3、近代有代表性的工程

1883年美國建成了主跨達486米現(xiàn)代懸索橋——布魯克林大橋。3、近代有代表性的工程

金門大橋建于1937年，主跨1270米，是第一座路徑超過千米的大橋。3、近代有代表性的工程

第二章土木工程的內(nèi)涵和發(fā)展簡史建于1932年的港灣大橋，及建于1973年的悉尼歌劇院。三、現(xiàn)代土木工程1、時間：20世紀中葉第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后至今。2、特點設(shè)計理論日趨完善，尤其隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計計算方法更加精確，設(shè)計手段自動化程度不斷提高；鋼材、混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等材料應(yīng)用更為成熟和廣泛，鋁合金、塑料、纖維等新材料迅速發(fā)展，建筑材料呈現(xiàn)輕質(zhì)高強的發(fā)展趨勢；2、特點施工技術(shù)和設(shè)備更為先進，大型吊裝設(shè)備、混凝土攪拌運輸車、盾構(gòu)機等設(shè)備的出現(xiàn)解決了大型工程、高難工程的建造問題，施工效率顯著提高；土木工程建設(shè)更注重節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能環(huán)保材料的利用、建筑垃圾回收利用、污水處理、生態(tài)建筑、智能建筑等為成為土木工程發(fā)展的新方向。3、現(xiàn)代有代表性的工程

材料、施工技術(shù)設(shè)備、設(shè)計理論的發(fā)展，使摩天大樓、跨海大橋、海底隧道等工程的建造成為可能！3、現(xiàn)代有代表性的工程

中國臺北的101大廈，高508米、101層，是目前世界上已建成的第一高樓。3、現(xiàn)代有代表性的工程

馬拉西亞吉隆坡雙塔大廈，地上88層、高452米。3、現(xiàn)代有代表性的工程

位于芝加哥的西爾斯大廈，110層、高443米，曾保持世界第一20多年。3、現(xiàn)代有代表性的工程

上海金茂大廈，88層、高421米。3、現(xiàn)代有代表性的工程

香港國際金融中心，88層、高420米。3、現(xiàn)代有代表性的工程

日本明石海峽大橋，目前世界上主跨最長的懸索橋，大橋全長3910m,主跨長1991m,橋塔高280m。3、現(xiàn)代有代表性的工程

南京長江二橋，建成于2001年，主跨628米，世界排名第三的斜拉橋。3、現(xiàn)代有代表性的工程

盧浦大橋全長3900米，主橋為全鋼結(jié)構(gòu)，主跨550m，是目前世界上跨度最大的鋼結(jié)構(gòu)拱橋。3、現(xiàn)代有代表性的工程

重慶萬縣長江大橋，建于1997年，主跨420米。3、現(xiàn)代有代表性的工程

杭州灣跨海大橋全長36公里，居世界第一；建成后將縮短寧波至上海間的陸路距離120公里，

3、現(xiàn)代有代表性的工程

世界上海拔最高的公路之一青藏公路。3、現(xiàn)代有代表性的工程

國內(nèi)第一座海底隧道—翔安隧道。

3、現(xiàn)代有代表性的工程

三峽工程是世界最大規(guī)模的水利樞紐工程，它的許多指標都突破了世界水利工程的紀錄。3、現(xiàn)代有代表性的工程

國家體育場?？扇菁{8萬人。平面為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋有一個146m×76m的開合屋蓋?？傆娩摿窟_16萬t。3、現(xiàn)代有代表性的工程

中央電視臺新臺址，總投資約50億人民幣，2003年10月開工建設(shè)，2008年正式運行。3、現(xiàn)代有代表性的工程

新興的綠色生態(tài)建筑。4、土木工程新挑戰(zhàn)許多構(gòu)想等待實現(xiàn)！

阿聯(lián)酋“伯吉迪拜”塔樓新廣州電視塔4、土木工程新挑戰(zhàn)許多構(gòu)想等待實現(xiàn)！

俄羅斯欲建白令海峽海底隧道，連接亞洲和北美，全長103公里，世界最長，建成后坐火車可從北京直達紐約。4、土木工程新挑戰(zhàn)一些問題需要解決！

1995年日本神戶地震。4、土木工程新挑戰(zhàn)一些問題需要解決！

巴黎戴高樂機場發(fā)生屋頂坍塌事故

。4、土木工程新挑戰(zhàn)一些問題需要解決！

美國舊金山奧克蘭海灣橋在地震中遭到的破壞。4、土木工程新挑戰(zhàn)一些問題需要解決！

紐約世界貿(mào)易中心遭襲。第三章土木工程材料

3.1土木工程材料的一般性質(zhì)一、土木工程材料的分類1、按材料組成：

3.1土木工程材料的一般性質(zhì)

第三章土木工程材料非金屬材料

材料分類無機材料金屬材料有機材料有色金屬黑色金屬砂、石、磚、瓦、水泥、石灰、混凝土、砂漿、無機纖維、玻璃木材、瀝青、油漆、有機纖維、塑料生鐵、鑄鐵、碳素鋼、合金鋼鋁、鉛、銅、鋅、錫等及其合金2、按材料的作用：

3.1土木工程材料的一般性質(zhì)

第三章土木工程材料

土木工程材料承重材料圍護材料膠結(jié)材料裝飾材料承受各種作用力，主要有：鋼材、混凝土、木材、石材、磚、砌塊等。保持空間和通道使用功能，主要有：磚、砌塊、輕質(zhì)混凝土、保溫材料等。創(chuàng)造優(yōu)美和舒適環(huán)境，主要有：石材、玻璃、油漆、木材、墻地面飾面材料等。水泥、石灰、石膏、瀝青二、土木工程材料的性質(zhì)

3.1土木工程材料的一般性質(zhì)

第三章土木工程材料

材料性質(zhì)物理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)密度、含水率、吸水性、透水性、導(dǎo)熱性、耐火性、收縮膨脹等。耐久性強度、變形、彈性、塑性、韌性等。強度、變形、彈性、塑性、韌性等。3.2主要土木工程材料簡介一、鋼材1、材料：結(jié)構(gòu)工程中所用的鋼材的主要成分是鐵（Fe,約占99%)和少量的碳(C）。當碳的含量不超過0.22%時稱為低碳鋼。若含有少量錳(Mn),硅(Si),釩(V)等元素,就成為低合金鋼。2、種類：型鋼、板材、管材和線材。型鋼、板材、管材可通過焊接、鉚接、螺栓連接的方式組合，做成鋼結(jié)構(gòu)。線材主要指鋼筋、鋼絲和鋼絞線，主要用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料型鋼與鋼結(jié)構(gòu)3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料鋼結(jié)構(gòu)廠房與連接節(jié)點3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料彩色壓型鋼板3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料光面鋼筋變形鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼絲3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具。OVM15、OVM13張拉端錨具

3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料鋼筋的邦扎與連接3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料預(yù)應(yīng)力混凝土樓板施工圖片一、鋼材3、特點：材料均質(zhì)，強度高，塑性好，便于加工和安裝，耐火性差，易于銹蝕，維護費用高。3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料二、混凝土1、材料：是一種由水泥、水、粗骨料（石子）、細骨料（砂）按一定比例摻和而成的“人工石材”。常簡寫為“砼”。2、種類：按強度分為普通強度混凝土（C50以下）和高強度混凝土（C50及以上）。按組成成分及性能特點可分為：普通混凝土、輕骨料混凝土、加氣混凝土、耐酸（堿）混凝土、耐熱混凝土等。3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料二、混凝土3、混凝土外加劑：在混凝土拌和物中摻入不超過水泥重量的5%、且能使混凝土按要求改變性質(zhì)的物質(zhì)稱為混凝土外加劑。如：減水劑、引氣劑、早強劑、緩凝劑、速凝劑抗凍劑、著色劑、脫模劑等。

4、特點：可模性、耐久性、耐火性、整體性都很好，易于就地取材，價格較低，抗壓強度比磚、石、木等都高；但其自重較大，抗拉強度低，施工比較復(fù)雜，工序多，工期長，抗拉強度低，易產(chǎn)生裂縫。3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料3.2主要土木工程材料簡介

第三章土木工程材料混凝土的運