土木工程的近代史 土木工程的近代史

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早期，人们只能依靠土壤、木材等自然材料从事建筑活动。后来出现了砖瓦等人造建材，使人们第一次突破了天然建材的束缚。

中国在公元前11世纪的西周早期就制作了瓷砖。

最早的砖出现在公元前5世纪至公元前3世纪的战国墓中。

砖瓦比土有更好的力学性能，可以就地使用，容易制造。

随着砖瓦的出现，人们开始广泛建造房屋和城市防御工程。

因此，土木工程技术发展迅速。

从18世纪到19世纪，2000多年来，砖和瓦一直是土木工程中重要的建筑材料，为人类文明做出了巨大贡献，甚至在今天也得到广泛应用。

钢材的广泛应用是土木工程的第二次飞跃。

70年代用生铁，19世纪初用熟铁造桥盖房，这是钢结构出现的前奏。

自19世纪中期以来，冶金工业冶炼和轧制了具有高抗拉和抗压强度、良好延展性和均匀质量的建筑用钢，然后生产出高强度钢丝和钢缆。

因此，适应发展需要的钢结构得到了蓬勃发展。

除了原有的梁拱结构外，新的桁架、框架、网格结构和悬索结构逐渐推广，出现了结构形式开花的情况。

建筑的跨度从几米几十米的砖结构、石结构和木结构发展到几百米几百米的钢结构，到现代高达1000多米。

因此，在大江大河和海峡上架设桥梁，在地面上建造摩天大楼和高耸的铁塔，甚至在地下铺设铁路，创造了前所未有的奇迹。

为了适应钢结构工程发展的需要，基于牛顿力学、材料力学、结构力学的工程结构设计理论等应运而生。

随着施工机械、施工技术和施工组织设计理论的发展，土木工程从经验走向科学，在工程实践和基础理论上呈现出新的面貌，从而为土木工程的快速发展做出了贡献。

19世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。

混凝土骨料可就地获得，混凝土构件易成型，但混凝土抗拉强度很小，使用受限。

19世纪中叶以后，钢材产量激增，随之出现了钢筋混凝土这种新型复合建筑材料，由钢材承担拉力，混凝土承担压力，充分发挥各自的优势。

自20世纪初以来，钢筋混凝土已广泛应用于土木工程的各个领域。

自20世纪30年代以来，预应力混凝土就出现了。

预应力混凝土结构的抗裂性、刚度和承载力远高于钢筋混凝土结构，因此应用更加广泛。

土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占主导地位的历史时期。

混凝土的出现给建筑带来了新的经济美观的工程结构形式，也给土木工程带来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。

土木工程的特点

一个工程设施的建设一般要经过勘察、设计、施工三个阶段，需要应用工程地质勘察、水文地质勘察、工程勘察、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、施工设备、工程机械、施工经济等学科，以及施工技术、施工组织等领域的知识，以及计算机、力学试验等技术。

因此，土木工程是一门涉及面很广的综合性学科。

随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程学科已经发展成为一个内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。

土木工程是随着人类社会的发展而发展的。

它所建造的工程设施反映了各个历史时期社会经济、文化、科学技术的发展，因此土木工程成为社会历史发展的见证之一。

在古代，人们开始建造简单的房屋、道路、桥梁和沟渠，以满足简单的生活和生产需要。

后来，人们为了满足战争、生产生活和宗教传播的需要，修建了城市、运河、宫殿、寺庙等建筑。

许多著名的工程设施显示了人类在这个历史时期的创造力。

例如，中国的长城、都江堰、大运河、赵州桥、应县木塔、埃及金字塔、希腊帕台农神庙、罗马供水工程、斗兽场以及许多其他著名的教堂和宫殿。

工业革命后，特别是20世纪，一方面，社会对土木工程提出了新的要求；另一方面，社会各个领域都为土木工程的发展创造了有利条件。

因此，土木工程在这一时期得到了突飞猛进的发展。

现代大型工业厂房、摩天大楼、核电站、高速公路和铁路、大跨度桥梁、大直径运输管道和长隧道、大运河、大型水坝、大型机场、大型海港和海洋工程在世界各地出现。

现代土木工程不断为人类社会创造新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。

土木工程是一门实践性很强的学科。

早期土木工程是通过工程实践发展起来的，总结成功经验，尤其是从失败中吸取教训。

从17世纪开始，以伽利略、牛顿为首的现代力学与土木工程实践相结合，逐渐形成了材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学等土木工程的基础理论学科。

只有这样，土木工程才能逐渐从经验走向科学。

在土木工程的发展中，工程实践往往先于理论，工程事故往往表现出不可预见的新因素，从而引发新理论的研究和发展。

到目前为止，许多工程问题仍然依赖于实践经验。

土木工程技术的发展主要依靠工程实践而不是科学实验和理论研究有两个原因。一是有些客观情况过于复杂，无法如实进行室内实验或野外试验和理论分析。

比如地基、隧道、地下工程的应力变形状态及其随时间的变化，仍然需要参考工程经验进行分析判断。

第二，只有进行新的工程实践，才能揭示新的问题。

比如高层建筑、高耸桅杆、大跨度桥梁的建成，工程的抗风抗震问题日益突出，使该领域的新理论、新技术得以发展。

在土木工程的长期实践中，人们不仅非常重视建筑的艺术，而且取得了突出的成就；而且对于其他的工程设施，很多艺术性很强，功能性很好的项目，都是采用了不同的建筑材料，比如石材、钢材、钢筋混凝土等，符合自然环境。

中国古代的长城，现代世界的许多电视塔和斜张桥都是这方面的例子。

土木工程的发展趋势

现代土木工程的特点是人们需要建造大型、大跨度、高层、轻型、大型、精密、现代化的建筑，以满足各种工程建设快速发展的要求。

既要求优质快速施工，又要求经济效益高。

这为土木工程提出了一个新课题，促进了土木工程的进步。

高强轻质新材料不断出现。

已经应用了比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料。

在提高钢和混凝土的强度和耐久性方面取得了重大成就，并且继续取得进展。

施工区域的工程地质和基础结构，以及其在自然状态下的受力和力学性质，不仅直接决定了基础的设计和施工，而且往往关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材料的选择，对地下工程影响较大。

目前工程地质与地基勘察技术仍以现场钻探取样、室内分析测试为主，具有一定的局限性。为了满足现代大型建筑的需要，迫切需要利用现代科学技术创造新的测量方法。

以往的总体规划往往是凭借工程经验提出几个方案，从中选出最优方案。

随着土木工程设施规模的日益扩大，运用系统工程的理论和方法来提高规划水平是必要的，也是可能的。

超大型土木工程，如大型水坝，会引起自然环境的变化，影响生态平衡和农业生产等。这种工程的社会效应有利也有弊。

在规划中，要综合考虑趋利避害。

随着土木工程规模的扩大以及由此产生的建筑工具、设备和机械向多品种、自动化和大型化发展，建筑正日益走向机械化和自动化。

与此同时，组织和管理开始应用系统工程的理论和方法，变得越来越科学；一些工程设施的建设继续趋向于结构和部件的标准化以及生产的工业化。

这样既能降低成本，缩短工期，提高劳动生产率，又能解决特殊条件下的施工问题，从而建成过去难以施工的工程。