土木工程的发展现状与未来

土木工程的发展现状与未来

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2013年4月13日

土木工程的发展现状与未来

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20世纪以来,人类社会先后经历了工业革命、以及各种高新技术为主体的产业革命浪潮的冲击,使社会的各个领域发生了深刻的变革,我们所关注的土木工程领域也因此获得了重大发展。我们有必要讨论一下土木工程的发展现状和未来。

一、土木工程现状：

1、现今的土木工程，正日益同它的使用功能和生产工艺紧密结合。土木工程建设成就巨大，高层建筑越来越多，高度越来越高。

如：世界第一高楼哈里法路（迪拜塔）总高828米，162层。台北101大楼，总高509米，101层。上海金茂大厦（Jin Mao Tower），又称金茂大楼，楼高420.5米。美国帝国大厦地面离天线高度：448.7米马来西亚吉隆坡双塔楼高452米，88层。在建的台北金融中心,高508m,系钢结构,将超过目前高层建筑世界纪录马来西亚石油双塔楼。

哈里法路 台北101大楼

2、桥梁工程也取得了惊人的成就,伴随着桥梁类型的不断翻新,主跨跨度一再突破;而斜拉挢的复兴更是桥梁工程的另一个辉煌。日本的时石海峡大桥(1 991 m悬索桥)、多多罗大桥(890 m斜拉桥),丹麦的海带桥(1 624 m悬索桥),法国诺曼底桥(856 m斜拉桥)被公认为是20世纪桥梁的代表作而载入史册。而杨浦大桥、南浦大桥、芜湖长江大桥、南京长江二桥等大跨桥梁的建成都标志着我国的大跨结构达到了一个新的水平,已跨入世界先进行列。目前,我国已建成千米以上大桥3座、800 m以上大桥8座、600m以上大桥15座、400m以上大桥40座,重庆万县单孔跨度达420 m的钢筋混凝土拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。

单县长江大桥

3、新型建筑材料的开发与应用。

近年来,随着高标号水泥的大量生产,钢纤维和玻璃纤维混凝土、聚合物浸渍混凝土等快硬、高强、轻质、复合和节能混凝土的研制,复合、新型墙体材料的开发,钢化玻璃、多功能涂层玻璃、双层中空玻璃等建筑用平板玻璃等的发展,都带来了土木工程的结构形式、设计理论和施工技术等方面的新发展。而从20世纪80年代兴起的碳纤维的应用研究,更是土木工程在这一领域的又一重大突破。国内由吕志涛院士领导的课题组及其他研究机构业已开展利用碳纤维布对钢筋混凝土梁、板、柱进行加固的研究,已取得许多成果,标志着我国在这一领域已处于较为领先的地位。目前,利用碳纤维材料加固修补混凝土结构的技术已在工程中获得应用,其前景非常广阔。

4、预应力技术的应用。

从三十年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结构，因而用途更为广阔。土木工程进入

了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式，使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。

近年来由于结构材料强度在提高，预应力混凝土结构中常用混凝土强度等级为C40-C80，甚至更高，预应力钢绞线抗拉极限强度可达1860MPa，施工工艺水平也不断提高，设计上采用现代设计方法，这项技术也可称为高效预应力技术，目前在世界上土木结构工程中使用极为广泛的技术，几乎所有高大精尖的土木结构都采用了高效预应力技术，如大型公共建筑、大跨重载工业建筑、高层建筑、大中跨度桥梁建筑、大型特种结构、高耸电视塔、核电站安全壳、海洋平台等

5、地下空间的建设与开发。

目前世界上最大的地下街是日本东京八重洲地下街,共3层,建筑面积70 km2;最深的地下街是莫斯科切尔坦沃住宅小区地下商业街,深度在70~100 m;最大的地下娱乐中心是苏格兰Varissu市地下娱乐中心,战时可掩蔽1. 1万人。我国也已有约20个城市进行了地铁系统的规划和具体实施阶段,先后提出25项地铁和轻轨项目,总长度达到320 km正在施工阶段。同时地下空间技术也得到了飞速的发展和提高。目前我国城市地下工程建设主要施工方法有明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等,这些技术已经达到了国际先进水平,这也为地下空间开发提供了宝贵的经验

二、土木工程的未来展望：

1、可持续发展方式

随着人类对环境的重视，传统土木工程建设所产生的垃圾和对能源的损耗，已经得到了很多国家的重视，越来越多的国家改变了土木工程的传统工艺，开始采用可持续发展的方式。将会在土木工程的设计、施工、以及后期的拆除过程都采用可持续发展的眼光进行。2 土木工程未来的发展趋势

2、 进一步发展高层、大跨结构，钢结构将得到加速发展，相关的问题将成为研究热点：大跨结构体系及关键技术，大型复杂结构体系的现代设计理；针对高层钢结构的体系与布置、结构的动力特性、结构的可靠性评价、结构的空间稳定、各种设计荷载和钢结构可靠度的比较研究；研究和开拓各类杂交空间结构体系和巨型网格结构体系；研究各类大跨空间结构的实用分析方法，包括结构临界荷载的分析方法，结构实用抗震分析方法，常用曲面风载体型系数的计算等；革新大跨空间结构的施工方法，发展和推广空间结构的高空悬挑安装法及地面安装、整体提升或顶升的施工安装方法；钢-混凝土组合结构抗震设计研究(这方面研究国内外都很少开展)；钢结构的抗火设计和防腐设计等。

3、防震抗风与减灾

随着超高层、超大跨桥梁和大跨结构等大型复杂结构的兴建，结构设计呈现更长、更高、更柔的发展趋势。许多情况下风荷载和地震荷载已成为结构设计的控制因素。因此大型复杂结构体系抗风抗震的设计理论及其相关问题将被进一步关注。相关的研究课题将包括设计地震动及灾害性风荷载的作用机理；超高层建筑结构体系的抗风与抗震，特大跨度桥梁的结构体系及抗风抗震。同时。以柔克刚。的抗震思想在结构振动控制技术中将进一步得到体现，现代振动控

制将向自适应控制、智能控制、吸震减震技术研究方向发展；土木结构健康监测、灾害结构响应控制等基础性的研究将会进一步加强。

4、原材料向高性能材料发展

钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N／mm2以上的钢材列人了规范；如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其它复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。

5、超大型工程的修建。 在21世纪，随着新材料、新结构、新工艺、新施工方法的出现，人类将有可能从事更大规模的土木工程建设，从事土木工程的我们将为改造世界作出新的贡献，取得新的突破。西班牙与摩洛哥之间的直布罗陀海峡割断了欧洲和非洲大陆的交通，至今人们已经提出了多种联络线方案。如全长30千米，最大主跨为2000m的吊桥方案；全线长14千米，最大主跨为5000m的海中浮游式桥梁方案等。对马海峡的地下隧道工程、白令海峡的填筑等也是世界上酝酿中的超大型工程。

.英吉利海峡隧道模拟图 英吉利海峡隧道

综上所述：向节约化发展和和谐发展将是土木工程建设发展的一重要的趋势。通过对土木工程建设的发展现状、发展机遇和发展趋势的分析．可以看出土木工程建设在未来的实践中，将会取得更好发展。身为土木人，相信我们会在土木领域为世界创造更大的成就。

参考文献：

[1] 祝彩霞刘慧《浅析土禾工程的发展现状与发展趋势》

[2] 孙世国《21世纪土木工程发展趋势刍议》

[3] 徐伟良，蒋菡等．浅谈高职土建类专业的培养目标和课程体系构建．高等职业教育网 图片摘自百度。