现代土木工程

现代土木工程以社会生产力的现代发展为动力，以现代科学技术为背景，以现代工程材料为基础，以现代工艺与机具为手段高速度地向前发展。

第二次世界大战结束后，社会生产力出现了新的飞跃。现代科学技术突飞猛进，土木工程进入一个新时代。在近40年中，前20年土木工程的特点是进一步大规模工业化，而后20年的特点则是现代科学技术对土木工程的进一步渗透。

中国在1949年以后，经历了国民经济恢复时期和规模空前的经济建设时期。例如，到1965年全国公路通车里程80余万公里,是解放初期的10倍；铁路通车里程5万余公里，是50年代初的两倍多；火力发电容量超过2000万千瓦，居世界前五位。1979年后中国致力于现代化建设，发展加快。列入第六个五年计划（1981～1985年）的大中型建设项目达890个。1979～1982年间全国完成了3.1亿米2住宅建筑;城市给水普及率已达80％以上;北京等地高速度地进行城市现代化建设；京津塘（北京—天津—塘沽）高速公路和广深珠（广州—深圳、广州—珠海）高速公路开始兴建;有些铁路正在实现电气化;济南、天津等地跨度200多米的相继建成;全国各地建成大量10余层到50余层的高层建筑。这些都说明中国土木工程已开始了现代化的进程。

从世界范围来看，现代土木工程为了适应社会经济发展的需求，具有以下一些特征：

工程功能化 现代土木工程的特征之一，是工程设施同它的使用功能或生产工艺更紧密地结合。复杂的现代生产过程和日益上升的生活水平，对土木工程提出了各种专门的要求。

现代土木工程为了适应不同工业的发展，有的工程规模极为宏大，如大型水坝混凝土用量达数千万立方米，大型高炉的基础也达数千立方米；有的则要求十分精密，如电子工业和精密仪器工业要求能防微振。现代公用建筑和住宅建筑不再仅仅是传统意义上徒具四壁的房屋，而要求同采暖、通风、给水、排水、供电、供燃气等种种现代技术设备结成一体。

对土木工程有特殊功能要求的各类也发展起来。例如，粉煤灰加气砼砌块 。产品均可采用砂、石、粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等工业废料加工成各种新型墙体材料。经我们公司砖机设备,加气砖设备,免烧砖机,垫块机,加气块设备,加气混凝土设备生产出的免烧砖、加气块、加气砖、空心砖、砌块砖、加气混凝土砌块等皆不用烧，节约土地、煤炭，无污染，能提高工程速度，减轻楼体重量，空心率高，隔音保暖，冬暖夏凉；原料来源丰富，质量优价格廉生产工艺又方便，投资少见效快，适应性广，前景广阔！
城市立体化 随着经济的发展，人口的增长，城市用地更加紧张，交通更加拥挤，这就迫使房屋建筑和道路交通向高空和地下发展。

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高层建筑成了现代化城市的象征。1974年芝加哥建成高达433米的（见彩图），超过1931年建造的纽约帝国大厦的高度。现代高层建筑由于设计理论的进步和材料的改进，出现了新的结构体系，如、筒中筒结构(见)等。美国在1968～1974年间建造的三幢超过百层的高层建筑，自重比帝国大厦减轻20％，用钢量减少30％。高层建筑的设计和施工是对现代土木工程成就的一个总检阅。

城市道路和铁路很多已采用高架，同时又向地层深处发展。在近几十年得到进一步发展，地铁早已电气化,并与建筑物地下室连接,形成地下商业街。在1969年通车后，1984年又建成新的环形线（见彩图）。地下停车库、地下油库日益增多。城市道路下面密布着电缆、给水、排水、供热、供燃气的管道，构成城市的脉络。现代城市建设已经成为一个立体的、有机的系统，对土木工程各个分支以及他们之间的协作提出了更高的要求。

交通高速化 现代世界是开放的世界，人、物和信息的交流都要求更高的速度。虽然1934年就在德国出现，但在世界各地较大规模的修建，是第二次世界大战后的事。1983年,世界高速公路已达11万公里,很大程度上取代了铁路的职能。高速公路的里程数，已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。铁路也出现了电气化和高速化的趋势。日本的“新干线”铁路行车时速达210公里以上,法国巴黎到里昂的高速铁路运行时速达260公里。从工程角度来看，高速公路、铁路在坡度、曲线半径、路基质量和精度方面都有严格的限制。交通高速化直接促进着桥梁、隧道技术的发展。不仅穿山越江的隧道日益增多，而且出现长距离的海底隧道。日本从青森至函馆越过津轻海峡的即将竣工，隧道长达53.85公里。

航空事业在现代得到飞速发展，航空港遍布世界各地。航海业也有很大发展，世界上的国际贸易港口超过2000个，并出现了大型集装箱码头。中国的塘沽、上海、北仑、广州、湛江等港口也已逐步实现现代化，其中一些还建成了集装箱码头泊位。

在现代土木工程出现上述特征的情况下，构成土木工程的三个要素（材料、施工和理论）也出现了新的趋势。

材料轻质高强化 现代土木工程的材料进一步轻质化和高强化。工程用钢的发展趋势是采用低合金钢。中国从60年代起普遍推广了锰硅系列和其他系列的低合金钢，大大节约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500～600号的已在工程中普遍应用，近年来和已用于高层建筑。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、房屋工程中广泛采用。重庆长江桥的预应力T构桥（见），跨度达174米；24～32米的预应力混凝土梁在铁路桥梁工程中用了6万多孔；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和民用建筑中广泛使用。

铝合金、镀膜玻璃、石膏板、、玻璃钢等工程材料发展迅速。新材料的出现与传统材料的改进是以现代科学技术的进步为背景的。

施工过程工业化 大规模现代化建设使中国和苏联、东欧的建筑标准化达到了很高的程度。人们力求推行工业化生产方式，在工厂中成批地生产房屋、桥梁的种种构配件、组合体等。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。这种标准化在中国社会主义建设中，起了积极作用。中国建设规模在绝对数字上是巨大的，30年来城市工业与民用建筑面积达23亿多米2，其中住宅10亿米2，若不广泛推行标准化，是难以完成的。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，从60年代开始采用与推广，对解决农村交通起了一定作用。

在标准化向纵深发展的同时，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广泛用于。1975年建成的加拿大高达553米（见彩图）,施工时就用了滑模，在安装天线时还使用了直升飞机。现场机械化的另一个典型实例是用一群小提升机同步提升大面积平板的升板结构施工方法。近10年来中国用这种方法建造了约300万米2房屋。此外,钢制大型、大型吊装设备与混凝土自动化搅拌楼、、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。

现代技术使许多复杂的工程成为可能，例如中国有80％的线路穿越山岭地带，桥隧相连，桥隧总长占40％（见彩图）;日本山阳线新大阪至博多段的隧道占50％;苏联在靠近北极圈的寒冷地带建造第二条西伯利亚大铁路；中国的、青藏公路直通世界屋脊。由于采用了现代化的，施工加快，精度也提高。土石方工程中广泛采用定向爆破，解决大量土石方的施工。

理论研究精密化 现代科学信息传递速度大大加快，一些新理论与方法，如计算力学、结构动力学、动态规划法、网络理论、随机过程论、滤波理论等的成果，随着计算机的普及而渗进了土木工程领域。结构动力学已发展完备。荷载不再是静止的和确定性的，而将被作为随时间变化的随机过程来处理。美国和日本使用由计算机控制的强震仪台网系统，提供了大量原始地震记录。日趋完备的反应谱方法和直接动力法在工程抗震中发挥很大作用。中国在抗震理论、测震、震动台模拟试验以及结构抗震技术等方面有了很大发展。

静态的、确定的、线性的、单个的分析，逐步被动态的、随机的、 非线性的、系统与空间的分析所代替。电子计算机使高次超静定的分析成为可能，例如高层建筑中框架-剪刀墙体系和筒中筒体系的空间工作,只有用电算技术才能计算。电算技术也促进了大跨桥梁的实现，1980年英国建成亨伯悬索桥，单跨达1410米，1983年西班牙建成卢纳预应力混凝土斜张桥,跨度达440米；中国于1975年在云阳建成第一座斜张桥后，跨度为220米（见彩图），天津永和桥跨度达260米。

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径为207.3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多米2,可容纳观众8万人。中国也建成了许多大空间结构,如圆形网架直径110米（见彩图），北京工人体育馆悬索屋面净跨为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、和的发展为研究、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，而且扩展到建筑、规划领域。

理论研究的日益深入，使现代土木工程取得许多质的进展，并使工程实践更离不开理论指导。

此外，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。现代土木工程规模日益扩大，例如：世界水利工程中，库容300亿米3以上的水库为28座,高于200米的大坝有25座。乌干达欧文瀑布水库库容达2040亿米3,苏联罗贡土石坝高325米；中国葛洲坝截断了世界最大河流之一的长江，并又开始筹建三峡高坝；巴基斯坦引印度河水的西水东调工程规模很大；中国在1983年完成了。这些大水坝的建设和水系调整还会引起对自然环境的另一影响，即干扰自然和生态平衡，而且现代土木工程规模愈大，它对自然环境的影响也愈大。因此，伴随着大规模现代土木工程的建设，带来一个保持自然界生态平衡的课题，有待综合研究解决。