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關于土木工程特點及發(fā)展的探討
土木工程是指建造各類工程設 施的科學、技術和工程的總稱，以下是小編搜集整理的一篇探究土木工程特點及發(fā)展的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘要：工程學是一種融合數學和自然科學之應用學科，需經由研究、了解、實踐并結合專業(yè)判斷等過程，利用具經濟價值之自然物質與能源，以改進人類生活與生命的發(fā)展。工程學又枝出許多領域，工程學范圍限于土木工程、環(huán)境工程等與環(huán)境相關之學門，其他軍業(yè)工程、化學工程、生物工程、農業(yè)工程、電子工程、機械工程等則不在范圍以內。
土木工程學是一種為社會服務且參與度高的學科，如住宅、公共建設、道路、鐵路、橋梁、隧道、水庫、機場等工程皆包含在內。隨土木工程的發(fā)展又劃分出多項領域，包括結構工程、營建工程、基礎工程(foundation) 運輸工程、環(huán)境衛(wèi)生工程(sanitation)水力工程等。本文作者從實際工作出發(fā)對土木工程的特點及發(fā)展進行了全面闡述。
關鍵詞：土木工程涵義 特點 未來發(fā)展方向
一、土木工程的涵義
土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產活動有關的各類工程設施，如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。經過多年的發(fā)展，目前土木工程的實踐和研究己取得顯著成就，無論是結構的力學分析，還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段，都有了非常大的突破;特別是近若干年，在高層、大跨結構和鋼結構方面成績尤其驚人。但展望未來，土木工程領域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。
二、現代土木工程的特點
(一)建筑材料方面。高強輕質的新材料不斷出現。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)已開始應用。但是這些材料有些彈性模量偏低，有些價格過高，應用范圍受到限制，因而尚待作新的探索。另外，對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性，雖已取得顯著成果，仍繼續(xù)進展。
(二)工程地質和地基方面。建設地區(qū)的工程地質和地基的構造及其在天然狀態(tài)下的應力情況和力學性能，不僅直接決定基礎的設計和施工，還常常關系到工程設施的選址、結構體系和建筑材料的選擇，對于地下工程影響就更大了。工程地質和地基的勘察技術，目前主要仍然是現場鉆探取樣，室內分析試驗，這是有一定局限性的。為適應現代化大型建筑的需要，急待利用現代科學技術來創(chuàng)造新的勘察方法。
(三)工程規(guī)劃方面。以往的總體規(guī)劃常是憑借工程經驗提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設施的規(guī)模日益擴大，現在已有必要也有可能運用系統(tǒng)工程的理論和方法以提高規(guī)劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩，會引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農業(yè)生產等，這類工程的社會效果是有利也有弊。在規(guī)劃中，對于趨利避害要作全面的考慮。
三、土木工程的發(fā)展趨勢
(一)高性能材料的發(fā)展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。
(二)智能土木結構理論的體系構成
傳統(tǒng)的土木結構是一種被動結構，一經設計、制造完成后，其性能及使用狀態(tài)將很大程度上存在著不可預知性和不可控制性，這就給結構的使用和維護帶來不便。為了解決這一問題，發(fā)展出了在線監(jiān)測結構，它賦予傳統(tǒng)土木結構以在線監(jiān)測機制，從而為探知結構內部性能打開了窗口，使人員可以方便地了解結構內部物理、力學場的演變情況，這就是結構智能化的第一層次。在在線監(jiān)測結構的基礎上，進一步增加了監(jiān)測數據的智能處理機制，使得結構具有自感知、自診斷、自推理的能力，從而使結構實現了第二層次的智能化。進一步在結構中引入自適應及自動控制機制，即根據自診斷自推理的成果，由在結構中耦合的作動系統(tǒng)做出必要的反應，從而實現智能控制結構，這就是第三層次的智能化。比如，對結構的開裂、變形行為，結構的銹蝕、老化、損傷行為，以及結構的動力振動行為做出抑制性控制，在更高層次上對結構起到保護和維修作用�？梢�，在結構智能化演化過程中，按其智能化程度的不同可劃分為如下三個層次：第一層次：自感知土木結構(Self-sensoryCivilStructure)，它是智能結構的最低級形式;第二層次：自診斷智能土木結構(IntelligentSelf-diagnosticCivilStructure)，具有對前一層次結果的智能化加工處理，包括結構內部力學物理場的自我計算，對結構特定目標參數的自我診斷，以及以做出結構自身行為的應對策略為目標的自我推理等功能。第三層次：智能控制土木結構(IntelligentControlCivilStructure)，它是智能土木結構的最高形式。
(三)發(fā)展高新技術，應用結構健康監(jiān)測，實現可持續(xù)發(fā)展
土木工程在實際使用過程中，會出現不同程度的損傷或性能退化，這將影響起承載能力和耐久性，甚至引發(fā)嚴重的工程事故，帶來重大的人員傷亡和經濟損失，產生嚴重的社會影響。因此，從建筑建成的一刻起，就要做好健康監(jiān)測、修復和加固的準備。
隨著現代傳感技術、計算機與通訊技術、信號分析與處理技術及結構動力分析理論的迅速發(fā)展，人們提出了結構健康監(jiān)測的概念，給土木工程的發(fā)展帶來革命性的變化。
結構健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結構上安裝各種傳感器，自動、實時地測量結構的環(huán)境、荷載、響應等，對結構的健康狀況進行評估，科學有效地提供結構養(yǎng)護管理的決策依據，確保結構安全運營，延長結構使用壽命。
近年來，大型土木工程特別是大跨度橋梁結構的健康監(jiān)測技術成為國內外工程界和學術界關注的熱點，通過科研和工程技術人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結構健康監(jiān)測系統(tǒng)，如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區(qū)的青馬大橋，韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國Commodore Barry橋和加拿大Confedration橋等。通過發(fā)展結構健康監(jiān)測與安全預警，在第一時間發(fā)現建筑可能出現的問題，及時進行修復與加固，既避免了可能出現的建筑事故，也基本解決了建筑過快老化損壞，不得不拆去重修的尷尬局面，及由此造成的大量經濟、資源、時間上的浪費，實現建筑使用的可持續(xù)發(fā)展。
四、結語
由于我國是一個發(fā)展中國家，經濟還不發(fā)達，基礎設施還遠遠不能滿足人民生活和國民經濟可持續(xù)發(fā)展的要求，所以在基本建設方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業(yè)活動中，都應考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專業(yè)活動包括：建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設，海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。
參考文獻：
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