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土木工程的建设由来已久。 由原来的伐木采石,模仿天然掩蔽物建造居住场所,到现在的美轮美奂的超高层建筑、雄伟的水利水电工程和超高超长跨度的桥梁,土木工程经历了一个漫长的发展历程。 在这个漫长的发展历程中,无论是土木工程结构的理论方法、力学分析、施工手段, 还是土木工程的地基基础处理, 都有了非常大的突破和发展。
二十一世纪的今天随着经济的日益发展和人民生活水平的日益提高,人们对土木工程的发展提出了新的要求。 因此,详细探讨二十一世纪土木工程发展新方向显得十分必要。
一、土木工程发展历史
公元前 5000 年开始至 17 世纪中叶时期, 称为古代土木工程阶段。土木工程的古代时期是从新石器时代开始的。人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动,后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料,使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。 砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。 由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至 18~19 世纪,在长达两千多年时间里,砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料,为人类文明作出了伟大的贡献,甚至在目前还被广泛采用。历经漫长的古代大型土木工程的发展,土木工程建设内容更加丰富,建设工具有了新的发展,同时人们积累了丰富的土木工程建设的经验,为大型土木工程建设的发展打下了坚实的基础。
2、近代土木工程
产业革命的开始是近代土木工程发展的开端。随着近代工业的发展,人类的生活需求也不断增长,这些不仅反映在吃穿行上,还反映在房屋建筑及市政工程方面。而电力的应用,使高层建筑实用化成为可能;电气照明、给水排水、供热通风、道路桥梁等市政设施与房屋建筑结合配套,开始了市政建设和居住条件的近代化;在结构上要求安全和经济,在建筑上要求美观和适用。
随着大型土木工程近代工业化的进一步发展, 在 19 世纪中叶为满足科学技术发展和分工的需要,土木和建筑开始分成为各有侧重的两个单独学科分支。工程实践经验的积累促进了理论的发展。材料力学、静力学、运动学、动力学等学科逐步形成,各种静定和超静定桁架内力分析方法和图解法得到很快的发展。这为大型土木工程建设的理论提供了很好的交流平台,有利于促进土木工程建设理论的进一步发展。 理论上的突破,反过来极大地促进了工程实践的发展,这样就使近代土木工程这个工程学科日臻成熟。
第一次世界大战以后,近代土木工程发展到成熟阶段。 这个时期的一个标志是道路、桥梁、房屋等大规模建设的出现。另一个标志是预应力钢筋混凝土的广泛应用。
3、现代土木工程时期
第二次世界大战的结束刚好是现代土木工程发展的开端。第二次世界大战结束后,社会生产力出现了新的飞跃,现代主义运动取得了全面胜利。 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。
首先,现代主义的高层建筑在理论计算方面有了新的发展,高层建筑结构的分析计算已基本告别传统的手工计算而采用计算机程序计算,基本上都采用三维空间结构分析计算程序。
其次,高层建筑由于对抗震、抗风的要求高,且建筑多样化,层数、
高度日益提高。再者,现代主义的高层建筑反对外部包装、建筑含义和历史风格,强调形式追随功能和技术,技术上升到艺术层次。
二、土木工程理论、材料及技术的发展
通过多年来实践探索,土木工程的发展日臻完善。在科学理论方面,理论研究精密化,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。 结构动力学也已发展完备,荷载不再是静止的和确定性的,而被作为随时间变化的随机过程来处理。 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,进而使得高层建筑中框架-剪刀墙体系、 筒中筒体系空间工作和大跨度的桥梁得以实现。 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。 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也得到了充分发展。 理论研究的日益深入,使现代土木工程取得了许多质的进展。
在工程材料方面,标号为 500~600 号的混凝土已在工程中普遍应用,而轻质、高强化的混凝土成为大跨、高层、结构复杂的工程的新要求。 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,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。 同时铝合金、镀膜玻璃、石膏板、玻璃钢等工程材料以现代科学技术的进步为背景发展迅速,为大跨、高层、结构复杂的工程建设提供了全新的支持。
在施工技术方面,种种现场机械化施工方法发展得特别快。 同步液压千斤顶,滑模,直升机安装天线,用一群小提升机同步提升大面积平板的升板结构等一系列施工方法广泛应用。 此外,钢制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。
精密化的理论研究、全新的工程材料和先进的施工技术,使得大跨、高层、结构复杂的大型土木工程的建设成为可能。
三、土木工程发展新方向
飞速的经济发展, 使得大城市及超级大城市的数量急剧上升,人们对空间的概念日趋强烈,寸土寸金普遍成为人们的共识。 因此为了满足人们对日益发展的空间需求,高层、超高层建筑的建设得到普遍重视。 同时高层、超高层建筑的建设也是解决人们空间日趋紧张问题的重要途径。
飞速经济的发展不仅仅是空间需求的问题,更有电力、能源等多方面的需求。 大型水利水电工程的建设,大型矿山资源的开发,石油、天然气等重要能源的运输等都成为影响经济发展的重要因素。 因此,大型公益土木工程的修建,显得极为重要。
0.引言
多年来在城市化建设中,各地的基础设施不断完善,由政府招商引资修建道路、桥梁、涵洞、房屋等,我国现在已成为工程建设消耗的大国,各地工地施工建设多产生的环境污染、噪音污染、垃圾污染等都是社会关注的热点。施工技术是土木工程专业重要的组成部分,而我国当前的施工技术和管理体制远远达不到“绿色施工”的要求。为此,本文对改善土木工程施工技术提出了几点措施,期望能给土木专业从业者提供参考。
1. 土木工程施工技术特点
1.1 施工技术出现的历史性
施工技术应该说自从有了人类以后就产生了施工技术,各种窑洞、土房的建设都说明了施工技术出现经历了非常漫长的发展历程。从我国战国以后各种王室和宫殿的辉煌程度来看,我国古代的施工技术还是在世界处于领先水平,包括隋朝时期建立的赵州桥,距今已有1400多年的历史,至今都保存完好,可见我国古代施工技术水平非常高。
1.2 施工技术发展的突破性
在历史的长河中,施工技术是在文艺复兴后才有了跨越式的发展,从建筑的美观性、稳定性上来说较之前有很大进步。随着科学技术突飞猛进的发展,代表现代化的各种节能环保、新技术、新材料也应运而生,与此同时各种建筑的设计图纸也越来越规范,更加注重美观价值和欣赏价值,为适应现代化建筑行业的发展,施工技术也是在处在快速发展中。
2. 土木工程施工技术现状分析
2.1 验收标准不规范
对项目施工而言,工程验收是检测一个工程是否达标的重要环节。施工方案没有具体的纸质材料,对施工所使用的钢筋、混凝土等现场施工材料主要是在设计院设计方案中体现,设计方案符合标准不代表施工的细节都符合项目标准。但实际上,在施工领域本身就缺乏验收标准和规范,单依靠工程部的验收是很难避免错误发生的。因施工项目不同,对标准的控制也有所差异,在行业范围内统一一个施工、验收标准和规范且考虑到它的可操性,需要一个相当长的周期。
2.2 理论研究片面性
高校中土木工程理论的学习是为了适应工程建设的需要,但实际上施工所涉及到的学科比土木工程专业要多,而且现场施工具有复杂性。对于线性分析、材性分析、最优控制等这些都是最为基础的理论研究,除此以外,在现场施工中更需要应用型的理论和实战经验,用实践同时检测理论的真伪性。目前来说,我国土木工程专业具有一般理论性和应用性的研究,但缺乏行业内系统性、集成性、价值性理论的研究与应用。
3. 改进土木工程施工技术的措施
近年来,提出“绿色施工”一词,强调的是在施工过程中社会、环境、经济和谐的发展,走一条可持续发展的绿色施工道路,用实际的行动满足社会发展的土木工程建设的需求。为改进土木工程施工技术,笔者将从加强人才素质培训、提升方案可操作性、完善质量管理体系、建设现代绿色工程四个部分分析。
3.1 加强人才素质培训
在城市生活中,众多市民开始意识到绿色环境保护的重要性,在寸土是金的城市中很少见到绿色葱葱的树木,因此对环境保护的意识在不断加强。但在施工单位,复杂的工作环境,来自五湖四海的人因一个项目聚集在一起,大家对这种未成形的建筑施工场地保护的意识不强,大多数施工人员认为没有可保护性,这足以说明施工队人员的素质需要加强。
3.2 提升方案可操作性
上文提到项目设计单位与施工单位是分离的,现场施工具有更多的复杂性,设计图纸是从设计规范和理论层面上考虑的,但实际的现场施工需要注意更多的细节性。事实证明,在现场施工中往往出现与设计图纸有所出入,或施工现场突发事件导致原来的图纸不能继续使用,这样就会使项目施工中断,导致设计图纸的浪费,且延迟工期。为了避免这种重大的错误出现,在项目开始前设计单位与施工单位应进行充分的沟通,递交可操作性的设计方案,将施工上可能出现的细节性问题提前与设计单位协调好,唯有这样,才能够提高土木工程设计方案的可操作性,避免在施工过程中出现重大错误耽误施工的进度,造成各种资源的浪费。
3.3 完善质量管理体系
施工人员每天按照既定的工作在赶工期,在工期较赶的情况下可能出现工程质量不合格的问题,若验收人员不及时发现,将对整个工程造成重要的安全隐患。因此,为了提高工程质量与安全性,一是监理人员要认真、反复、及时的检查项目进度和工程质量,对出现的小问题及时的修复和加固处理;二是采用现代的感应技术,确保现场施工结构的稳定性、安全性,现代化的感应技术和通讯技术将大幅度提升施工现场的管理力度。
3.4 建设现代绿色工程
“绿色施工”理念是近几年提出的,很多施工人员对这种理念的认识不够,仍需要较长时间的疏导和宣传。持续有效的绿色施工和加强现场管理体系的建设是土木工程绿色施工技术的重要体现,政府一直到倡导绿色环保和可持续发展道路,在绿色施工理念的宣传和制度的制定上,政府应给予更多的帮助和监督。绿色施工涉及的范围非常广,若是政府投资的项目,更应该在标书中明确提出环境保护和绿色施工的要求,并由相关部门加以管理和监督。
4. 土木工程施工技术发展展望
完善土木工程施工技术,需要从设计阶段抓起,因为设计方案往往决定着施工技术的实施,而施工技术水平又影响到设计方案的实现。从施工现场而言,它会受到方面因素的制约,如地形地貌、气候天气、建筑材料、土地资源等。与此同时,还存在着施工现场与预期期望间的差距,因此施工技术不只是为了完成工期,而是要运用技术控制进行调节、识别与预测,减少与预期目标间的差距。
从土木工程长期发展来看,要不断的完善现场施工的管理体系、验收标准和规范、改进施工技术。目前,建筑行业发展已多采用现代化、自动化的设备与装置,不仅变革了之前落后的生产方式,而且也提高了整个施工效率。总体来看,未来土木工程施工技术将在环保材料、节能、新结构等方面具有更多的创新观点,促进现代化建筑技术的发展。
5. 结束语
综上所述,我国的土木工程施工技术在不断的发展过程中,虽然存在验收标准不规范、理论研究片面性、管理体制待改善等问题,但总体来说我国的土木工程施工仍在如火如荼的开展。本文从着重对木工程施工技术现状进行分析,并提出改进土木工程施工技术的四点措施,即加强人才素质培训、提升方案可操作性、完善质量管理体系和建设现代绿色工程,最后提出了土木工程施工技术发展展望。
【参考文献】
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纵观土木工程发展史,土木工程建设在和自然斗争中经历了古代、近代和现代3个历史时期,从最初的萌芽时期和形成时期到如今的发达时期和成熟时期。从最初的简陋住房到如今的多功能超高型建筑,可以说,土木工程业已经发生了翻天覆地的变化。进入21世纪以来,随着科技的发展和人民生活水平的提高,土木工程行业越来越成为国民经济发展的支柱产业,土木工程中越来越体现了技术与创新的作用,谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势,谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。
1土木工程的涵义
土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施,如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。
2土木工程的发展现状
自从20世纪中叶第二次世界大战结束以来,土木工程业取得了飞速的发展,这时期的土木工程拥有良好的现代科学技术,先进的工程设施体系和持久耐用的建筑材料,并且随着计算机技术的不断提高,也为土木工程的发展注入了新鲜的血液,为此当今的土木工程呈现出以下几个特点:①工程功能化;②交通高速化;③施工过程工业化;④理论研究精密化。为了适应时展的需要,世界各国都建造了很多标志性建筑,例如我国上海的环球经融中心大厦,楼高492米,还有中国台湾的台北101大厦高508米,它们的出现都是当代土木工程师们智慧的结晶,如今,我国新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现,新结构、新材料、新技术被大力研究、开发和应用。发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。
3土木工程的发展趋势
3.1高性能材料的发展
随着未来科学技术的不断发展,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。单一的材料将难以满足要求,复合材料也就应运而生,另外,材料的功能也将从单一的功能向多功能方向发展,并且为了适应土木领域的可持续发展,材料的使用也必须节能和环保。
3.2计算机应用
随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善,信息和智能化技术将全面引入土木工程,计算结果将更能反映实际情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。计算机技术的引入将对土木工程领域的发展产生巨大的改善,其主要有四个方面的改善,分别为信息化施工、智能化建筑、智能化交通、土木工程分析的仿真系统。人们通过计算机技术将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设,以缩短工期、提高经济效益。
3.3环境工程
进入21世纪以来,环境问题已经越来越成为人们关注的热点话题,气候问题更是对人们的生产生活产生了巨大的影响,为了更好地满足人与自然协调发展,坚持可持续发展战略,土木工程与环境工程必将融为一体不可分割,城市综合症、雾霾、土地荒漠化、气候变异、冰川消融、海水上升等一系列问题无不与土木工程息息相关,对于当代土木工程师来说,如何有效合理地解决大型乃至超大型建筑建设对环境的污染等问题,必将是土木工程师们在未来重点研究和思考的课题。
3.4建筑工业化
随着建筑业体制改革的不断深化和建筑规模的持续扩大,建筑业发展较快,物质技术基础显著增强,但从整体看,劳动生产率提高幅度不大,质量问题较多,整体技术进步缓慢。为确保各类建筑最终产品特别是住宅建筑的质量和功能,优化产业结构,加快建设速度,改善劳动条件,大幅度提高劳动生产率已是未来发展的必然趋势,为了适应土木建筑领域快速高效的发展,实现建筑工业化是必然的趋势。它的发展有四个重要方向:建筑设计标准化、构配件生产施工化,施工机械化和组织管理科学化。
3.5海底建筑
2010年4月26日,随着中国大陆第一条海底隧道厦门翔安海底隧道建成通车,中国海洋这片美丽而又神秘的领域,在中国土木工程师伟大的探索与创新下,逐渐揭开了面纱,在今后的几十年甚至几百年,海底建筑将会是一种全新的建筑形式,有效利用海底空间是未来土木工程发展的一个必然趋势,同时也对土木行业提出了巨大的挑战。目前在全球范围内,较为出名的海底建筑有马尔代夫的海底餐厅、迪拜的水铁饼酒店,相信在不久的将来,一定会有更多奇特的海底建筑出现。
3.6结构形式
随着当今计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现,为结构形式的革新提供了有利条件。土木工程中一些复杂的结构工程的计算将得到解决,空间结构将得到更广泛的应用,不同受力形式的结构融为一体,结构形式将更趋于合理和安全。
3.7新能源和能源多极化
多年以来,人类面对频繁发生的自然灾害始终无能为力,受到地震、洪水、干旱、泥石流等自然灾害的影响,人类社会的生产和生活活动都受到了不同程度的影响;与此同时,交通事故、火灾、爆炸等人为灾害也同样威胁着人们的生命和财产安全,对于国民经济的发展也产生了一定的影响。灾害的破坏力是我们无法控制的,但是很多灾害的发生却是可以通过一定的技术手段来预测,如果能够对灾害的发生有一定的预见,做好相应的防灾减灾工作,便能够极大的降低灾害带来的损失,这就需要我们不断的探索和实践。目前,防灾减灾已经被列为土工程学科中的二级学科,这也说明了土木工程在防灾减灾工作中的重要性。
一、灾害的涵义
1.灾害的定义
灾害指的是为人类社会的生存和生产带来破坏性影响的行为或者是事物,而根据国际卫生组织的相关规定,将灾害定义为:“任何能引起设施破坏、经济严重受损、人员伤亡、健康状况恶化的事件,如其规模已超出事件发生社区的承受能力而不得不向社区外部寻求专门扶助时,应可称其为灾害。”从某种意义上说,灾害不仅包括自然灾害,同时也包括人为产生的破坏性影响,灾害最显著的两个特征就是破坏造成的损失是巨大的,而且其已经超过的社区的承受能力。
2.灾害的分类
灾害按形成原因可以分为自然灾害、人为灾害两类。其中,自然灾害有地貌灾害(滑坡、水土流失、泥石流、山崩、沙漠化)、地质灾害(海啸、地震、地下毒气、火山爆发)、气象灾害(洪涝、暴雨、冰雹、龙卷风、热带气旋、雷电、冻害、高温、干旱)、天文灾害(太阳活动异常、宇宙射线异常、天体撞击)、生物灾害(病虫害、有害动物)等。人为因素引起的灾害有工程灾害(有害物质失控、爆炸、工程塌方)、生态灾害(环境污染、人口过剩、资源衰竭)、社会生活灾害(战争、火灾、暴力、社会动乱、恐怖活动、交通意外)等。
3.灾害的发展
在人类社会多年的发展历程中,灾害无时无刻不在威胁和影响着人们的生命和财产安全,往往一次巨大的灾害就会导致成千上万的人受到影响。同时,灾害自身所具有的突发性使得人们在没有任何准确的情况下遭受巨大的损失,如汶川地震的发生,带来巨大经济损失的同时,也造成了大量的人员伤亡,这对于国家和经济的发展都产生了严重的影响。而从全国范围来说,我国是世界上自然灾害较多的国家之一,每年由于自然灾害造成的损失约占国民生产总值的30%左右。可见,灾害对于人类社会带来的影响无疑是直接的和巨大的。与此同时,由于人为引起的灾害也在不断的增加,火灾、交通事故、工程塔防的频繁发生,也为国民经济的发展产生了巨大的阻碍作用。
二、土木工程在防灾减灾中的重要性
1.土木工程的特性
土木工程本身具有较多的特性,这也决定了其在人类社会的发展过程中所发挥的重要作用,可以从以下几个方面来分析:
第一,防护性。土木工程对人类的防护作用自远古时代开始已经延续至今。最早的土木工程建筑的出发点是为了抵御自然灾害,简单的遮风挡雨、躲避野兽。而随着人类生活环境的日渐复杂,土木工程逐渐用于各个领域中,如军事防护等等,被赋予了越来越多的复杂功能。现代土木工程技术的发展使得土木工程的防护性日渐增强,在很多高科技领域中都发挥了重要的作用,如核反应需要重混凝土为主体的反应堆来保证其安全性。
第二,超前性。防护作用的体现在于其在灾害发生之前的保护作用,人们必须要事先做好相应的防护措施才能抵御风雨和野兽的侵袭,必须要事先挖好人防工程才能抵御敌方的炮火,所以说,土木工程所具有的超前性也是发挥其特性的重要体现。从古代的万里长城,到如今的人防工事,无疑不是在对灾害的预计基础上所采取的防护措施。因此,土木工程在各行各业中所发挥的作用也日渐重要,正是由于其本身所具有的超前性,使得其防护作用能够获得充分发挥。
第三,基础性。土木工程建设的部分通常情况下都是基础工程,无论是道路、桥梁,还是房屋建筑,其所涉及到的无一不是基础性的工程,同时土木工程的基础性也表现在其建设周期长、资金投入大等特点,正是这些特点也决定了其具有很长的服役周期,很多公元前的土木建筑在现代社会中仍然发挥着重要的作用,如隋朝的大运河,至今仍然在通航。
第四,普遍性。土木工程的普遍性体现在其不是单一的在某个行业中发挥作用,而是在各行各业中都发挥着巨大的作用,每个行业离开土木工程都无法顺利的运转。而从土木工程自身的发展来说,其需要不断的提高和进步,才能适应不同行业的应用需求,促进其作用更好的发挥。
第五,持久性。人类社会的发展经历一个漫长而持久的过程,而土木工程在人类社会的发展过程中也是恒久的,对于自然灾害我们无法完全消灭,但是可以通过修葺防护措施来预防和降低灾害的破坏,所以在这个过程中,土木工程所承担的任务也仍然持续,也可以说,土木工程的持久性与人类社会的发展是相互依存的。
2.土木工程在防灾减灾中的作用
土木工程自身所拥有的多个特性决定了其在防灾减灾工作中的重要性,无论在任何一种灾害面前,土木工程都承担着其重要的作用。我们可以通过防震结构的设计来降低地震灾害的破坏力,通过防洪工程来阻挡龙涝灾害,利用渠道水库的作用来缓解自然干旱等,正因为土木工程所具有的特性,才能使其在各个行业中都能发挥重要的作用。近些年来,随着科学技术的不断发展,我国土木工程的建设方面也不断取得新的进展,在工程建筑结构的设计与优化方面更加适应其防护作用的发挥,同时在防震减震、提高建筑稳定性等方面都有了技术性的突破。在桥梁等交通工程中,也充分利用防震支架灯,通过分离作用来降低灾害的作用,保证各项生产活动的有序进行。总的来说,土木工程的特性决定了其在防灾减灾工作中的重要地位,我们应当不断提高土木工程的建设技术,从而促进其作用更好的发挥。
结束语:
自然界的灾害是人类无法控制的,但是我们可以通过必要的防护措施来降低灾害带来的损失。土木工程结构是现代建筑领域中一种常见的结构,其在防灾减灾工作中发挥着重要的作用,而随着建筑工程事业的不断发展,更加需要对土木工程进行科学和合理的运用,未雨绸缪,做好灾害的预防工作,将灾害发生的损失降到最低,以此保障人民群众的生命和财产阿全,促进国民经济健康发展。
参考文献:
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建筑行业的发展和建筑力学具有重要关系,对实现现代化建筑产生了重要影响。任何一座建筑在建筑初期,都必须经过多次试验和评估,否则将会对建筑造成严重损失。如何实现经济型建筑已经成为工程建立的核心,特别是工程中的安全因素和外部因素等,都是我们要关注的焦点。
1 力的概述
“力”是物理学中一个非常重要的因素,表示物品和物体之间相互运动产生的作用力。当一个物体受到其它物体的作用力之后,获得速度或者发生的形变,我们称之为“力”。物体形状和体积发生的变化称之为形变,物体速度大小或者方向的改变,称之为运动状态改变。力作用于相互作用的物体之间。当一个物体在力的作用下发生形变后,我们可以将前者作为施力物体,后者称之为受力物体。所以只要存在力,就肯定存在相互作用的两个物体。由于力是相互作用的,所以,施力物体也是受力物体,受力物体也是施力物体。
2 建筑力学的主要任务
建筑力学的主要任务是:必须保证设计的建筑结构,符合建筑要求,而且此结构必须保证可以满足刚度、强度和稳定性等要求,尽量使用比较经济环保的材料建筑,实现经济效益最大化。
3 建筑力学的主要研究对象
建筑力学在长期的发展中,主要对建筑结构和构建进行研究。建筑结构表示,建筑中所承担的荷载。例如网架体系、水塔、土坝和挡水墙等。构建表示,建筑结构中形成的单独部分,如柱、层面墙板等。
4 建筑力学在设计中的应用
一项经济实用、美观的建筑物必须具备美学、力学设计、艺术和基础理论知识等多方面的内容,其中包含了建筑力学及结构方面知识,帮助建筑设计出合理的结构形式。在建筑安全和经济环保得到保证的基础上,对建筑进行构思,实现力学和美学的完美结合。
建筑工程师进行设计的时候,必须积极做好各个阶段的协调,在初步设计阶段,就必须选择好建筑的承重结构,并且还要向结构工程师提出适合工程发展的要求。进行设计的时候,还要和建筑工程师共同研讨并解决建筑工程设计中遇到的问题,处理好工程设计中存在的矛盾,保证建筑工程顺利进展。例如,要建立一栋展览馆。在确定好场地、高度等基础内容之后,还要对屋架形式和位置等问题也应该进行考虑,利用力学结构知识,从物理受力角度分析问题。
5 建筑力学发展中的实例研究
所有满足受力和受力规律的一切学科都可以称之为力学。力学表示自然学科中的数学、天文学、物理学、地理学和生物学内容,涉及的范围非常广泛。人们最初对力学的研究,主要从一些自然现象和劳动经验中获得。从新时期时代改变巢居穴到17世纪的土木时代的发展,给力学建立了发展基础。古希腊时代阿基米德研究了杠杆的平衡和水中物体受到浮力之后,中心位置的改变,利用一定的原理对自己的研究进行了确定。随着社会的发展,很多建筑开始建立起来,成为了古代建筑文明的主要组成部分。
土木工程在17世纪到20世纪得到了快速发展,已经从原先凭借经验的方式中跳出来,形成了比较确定的理论。在建筑业的发展中,人们利用杠杆、斜面等物体,对物理受到的力进行了详细认知,牛顿和伽利略所阐述的力学原理,为近代土木工程的发展鉴定了基础,土木工程开始在此基础上顺利发展起来。法国是土木建筑发展最迅速的国家,早在1716年的时候,法国就已经建立了道桥部队,开始培养一大批优秀建筑师。但是当时的法国和古代罗马时期的人一样,对建筑结构尺寸大小的把握都是通过经验和主观判断形成的。
在贝塞麦转炉炼钢法形成之后,土木建筑得到了迅速发展,很多的土木工程开始广泛地应用到钢材中,促进了土木工程的迅速发展。在18世纪发生了大型工业革命,此次革命给土木工程的发展提供了很多比较实用的建筑器材和施工机械。随着波特兰水泥的形成,很多美观的工程结构和混泥土建筑给建筑物的发展注入了新鲜活力,在19世纪初期,土木工程了得到了新发展,开始形成完整的土木施工技术和结构设计理念。
在第二次世界大战结束之后,随着社会生产力水平的提升,土木建筑开始进入了新的发展阶段。土木工程在第二次世界大战之后的前20年一直进行规模扩展,在后20年主要渗透先进科学技术。规模非常大已经成为当时的主要代表。例如,美国的西尔斯建筑大厦高度达到了442m;加拿大的多伦多电塔高度在553m;英国的亨伯桥跨度在1410m;日本的函海底隧道长约53.83km;中国建筑的杨浦大桥跨度在602m的斜拉桥上。这些建筑工程的主要特点是功能化、城市立体化、和交通迅速化,和社会经济发展非常适应,可以满足土木工程发展材料、建筑设计等的需求。
6 建筑力学建立的意义
建筑行业的发展和建筑力学具有很大联系,对现代建筑的发展具有很大的意义。一座建筑物在建筑前,必须仔细利用实验进行验证。在力学帮助下,人们可以准确地掌握建筑结构的形式和特点,对工程建筑做仔细全面地计算和方案的准备。例如,建筑青藏铁路的时候,为了防止铁路地基发生冻结,可以在地基中插入很多散热棒进行缓解,减少因为路面塌陷造成铁轨受力不均衡现象发生。
7 结束语
土木建筑力学是一门专门研究物理受力平衡和构建强度、刚度稳定的问题,包括了刚体静力学、材料力学等各方面内容。经过分析发现。土木建筑力学主要研究问题有三类,第一种是研究物体的平衡规律;第二种是研究物体发生形变的力度;第三种是研究结构承受力力问题。只有合理地运用力学方法,才能建筑出节约成本、令人们满意的建筑结构。
参考文献
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土木工程主要是指建设在陆地或水中的、能够为人们的生产生活服务的各类设施,包含房屋、道路、隧道、桥梁以及各种基础设施的建设,涉及到国民生产的不同领域,因此,其在国民经济建设中占据了重要的地位。随着社会的不断进步,土木工程所涵盖的范围也不断拓展,始终适应国民经济发展的步伐。
一、土木工程的发展历程概述
土木工程在原始社会就已经存在,原始先民开凿石洞、开辟道路的行为都属于土木工程建设。随着时代的进步,人们对土木工程的要求越来越高,建造技术也越来越先进。例如我国著名的都江堰、大运河、紫禁城等,都是土木工程的代表作品,将工匠高超的建筑技术与古代审美艺术完美融合在一起,留下了为世人惊叹的宝贵财富。在世界历史上,欧洲先民在五千年前就已经学会利用天然的石料来修建房屋,而且在公元前600年到公元前200年这一段历史中,出现了辉煌土木工程作品,例如,埃及金字塔、巴比伦空中花园等,与中国的万里长城共同被称作是土木工程历史上的七大奇迹。在这一段历史时期,社会经济与土木工程建造技术都有了明显的进步,从而诞生了诸多历史遗迹。由此可以看出,土木工程的发展与经济发展有着密切的联系。到了19世纪中期,在土木工程建设中逐渐采用了钢筋混凝土结构,这是土木工程现代化的重要标志。正是钢筋混凝土的应用,使得建设高层建筑与海上建筑成为了可能,例如世界上最高的建筑迪拜塔,就是借助了钢筋混凝土结构才得以完成的。而随着施工技术的进一步改善以及各种新型施工材料的应用,使得土木工程进入了发展的“黄金时期”。就我国而言,在改革开放以来,建设了一大批世界著名的土木建筑,例如东方明珠电视塔、鸟巢、水立方等。与此同时,我国在交通运输体系建设方面也取得了显著的进步,高速公路、高铁基础设施的建设已经领先于世界水平[1]。
二、土木工程在国民经济建设中的重要地位
近年来,我国土木工程发展迅速,已经逐渐成为了国民经济建设中的支柱产业,对我国经济发展起到了重要的促进作用,是国民经济中的不可缺少的组成部分。土木工程在国民经济建设中的支柱地位主要体现在以下三个方面。
(一)增加就业机会
随着城市化进程的加快,无论是城市还是乡村地区,都启动了大面积的土木工程建设项目。而工程建设项目越多,就越能创造出新的就业机会,为劳动力就业提供更多的岗位,对促进经济增长有着积极的推动作用[2]。
(二)拉动经济投资
当前我国土木工程建设所需的投资较大,其建设完成之后往往能够获得较大的利润,这就为许多投资商提供了投资平台。随着土木工程建设项目的增多,金融投资领域也越来越活跃,对扩大内需、促进国民经济发展有十分重要的意义。
(三)带动相关产业发展
以土木工程为核心,能够促进建材行业、施工机械制造业、金融产业、房地产业等相关产业的发展,具有很强的辐射带动作用,为相关领域提供更好的发展机会,共同为国民经济建设服务[3]。
(四)推动科技进步
科技的发展是社会进步的动力,同样也是国民经济建设中不可忽视的重要力量。土木工程的发展与科技发展密切相关,加强技术创新与改进是提高施工企业核心竞争力的有效途径,而当这些科技转化成了生产力之后,必将有利于国民经济的增长。
三、土木工程的发展趋势探讨
(一)可持续发展趋势
要实现土木工程的可持续发展,一方面要加强对环保节能建筑材料的研究,研发出高质量、低能耗的新型绿色建材,避免在施工过程中大量资源的浪费,同时减轻对环境所造成的影响与破坏,建立人与自然和谐的良性关系;另一方面,要加强钢结构建筑在土木工程建设中的应用,提高各项工程的抗震性与稳定性。钢结构的应用也可以缩短施工周期,并且在后期还可以实现百分之百的回收利用,在很大程度上节约了建筑资源[4]。
(二)信息化发展趋势
土木工程包含了结构工程、岩土工程、交通工程、建筑工程以及环境工程等多种工程形式,涵盖范围广,对工程技术与工程机械要求较高。随着近年来科技的飞速发展,先进的科学技术在土木工程项目建设中的应用也越来越广泛,直接推动了土木工程的发展。而未来科技水平会得到进一步的提高,其与土木工程的结合也会越来越密切,推动土木工程信息化的发展、构建信息一体化的管理趋势能够保证施工的准确性与高效性,有助于改善土木工程的质量,实现行业的稳定发展。
(三)拓展性发展趋势
随着城市化进程的加快,人地矛盾也越来越突出,居民人口的增多导居民人均占地面积大幅度下降。为了进一步缓解人地矛盾,就需要拓展土木工程建设范围,为人类争取更多的生存空间[5]。在未来,土木工程建设会逐渐向地下、高空延伸,建设地下建筑与高空建筑。例如,我国打算在上海市建设高度达到1250米的仿生大厦,以扩大居民容量;沙特王国宁酊在红海附近修建“英里塔”,其高度约为1600米。除此之外,土木工程向海洋、沙漠、太空拓展也成为未来发展的重要趋势。世界海洋面积广阔,具有极大的开发利用潜力。当前各大临海国家开发海上岛屿、填海造陆已经成为了利用海洋空间的重要手段。同样的,沙漠占据了世界30%的土地,也成为未来土木工程拓展的重要目标,改造沙土使之成为绿洲是有效的沙漠开发策略。而随着航空航天事业的发展,人类的步伐已经进入到了太空,我国天宫二号空间实验站发射成功,成为了利用宇宙空间资源最典型的例子。
结语
土木工程与国民生活息息相关,在国民经济中有着重要的支柱地位,对社会经济的发展有着重要的推动作用。因此,我国应当重视土木工程的发展,充分了解其发展历程,分析其对经济发展的影响,并且在市场经济的环境下推出有效的政策与措施,为土木工程在未来的发展营造一个良好的环境。
参考文献:
[1]程桢.土木工程在国民经济建设中的重要地位及发展[J].科技资讯,2011,(16):28,30.
[2]马福全,常源朝,孙皓.从可持续发展视角谈土木工程发展现状和方向[J].山西建筑,2016,(14):239-240.
[3]刘越.探讨现代土木工程的特点与未来土木工程发展[J].中国管理信息化,2016,(15):210-211.
经济的快速发展带动了现代建筑工程的快速发展。现代建筑工程的快速发展,直接导致了对现代建筑工程的施工技术要求不断规范化、不断严格化。其施工质量关系到整个工程的质量,因此,我们有必要对土木工程的施工技术进行探讨,找出其中的关键控制点,以提高土木工程的施工质量。
1 土木工程建筑施工的重要性
1.1 推动工程生产效率的发展
通过建筑土木工程施工技术智能化、自动化以及机械化等多样性的影响下,能够很好地降低诸多不必要的机械费用、人工费用以及管理成本,并且可以促使建筑工程施工技术在科学技术发展影响之下,实现经济效益的最大化,将科学技术这一生产力要素渗透现场施工的每一环节之中,从而切实提升建筑土木工程的生产效率。
1.2 生态能源节约的重要方式主要通过建筑土木工程施工技术的推动
在建筑土木施工中,生态化俨然已经成为了发展的主要方向,因而关于建筑土木工程施工技术的改进及其发展与创新也应顺应充分符合这一方向。在建筑项目土施工过程中,通过相关施工技术可以充分利用现有资源,使用节能环保建筑材料,应用自动化的施工技术,防止在建筑土木工程项目施工中出现环境污染以及生态破坏等不利因素,努力降低能源的排放量,从而实现生态的平衡。
2 土木工程建设施工技术特点
2.1 施工技术出现的历史性
施工技术应该说自从有了人类以后就产生了施工技术,各种窑洞、土房的建设都说明了施工技术出现经历了非常漫长的发展历程。距今已有1400多年的历史,至今都保存完好,可见我国古代施工技术水平非常高。
2.2 土木工程施工的复杂性和易受干扰性
工程建设的技术复杂,管理难度大,易受气候、周围环境等外界因素干扰;一般投资大、生产周期长。
2.3 土木工程施工的固定性和流动性
固定性体现在工程的不可移动性上,流动性包括作业空间上的的流动和施工队伍的流动。
2.4 土木工程施工的多样性
每个工程各不相同,即便外观结构看似相同也会因水位地质条件和其他施工条件不同造成施工时的差异。
2.5 土木工程施工的协作性和综合性
工程的施工需要建设、设计、施工、监理、材料供应商等多家不同单位配合协作完成,各单位沟通协作对工程的实施影响很大,同时,每个工程都由多个分部工程构成,涉及专业很多,综合性较强。
3 土木工程技术施工的要求
3.1 基坑土方的开挖
进行基坑的开挖时应遵循如下原则:“分层开挖,先撑后挖”,先进行开挖顺序以及分层厚度的确定,然后进行连续施工,以防地基土出现扰动现象。整个开挖过程都必须认真进行检查,进行地下水位以下的挖土施工应进行科学降水。
3.2 土方填筑及其压实
首先进行土料的选用过程中应注意如下问题,一是碎石类、砂土及其含水量同压实要求相符的黏性土可选为填筑土料。二是淤泥,膨胀性土,冻土及有机含量超过8%、含硫酸盐超过5%的土等不应做为填筑土。压实过程中必须注意压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。填土应由低到高,由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。填方应分层进行并尽量采用同类土填筑。应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。当天填筑应在当天压实。
4 土木工程建设的施工技术
4.1 浅基坑的开挖及其支护技术
首先,土方的边坡应以当地的土质、开挖的深度及其方法、边坡的留置时间、坡顶的荷载情况、排水及降水状况以及当地的气候条件等因素为依据进行确定。其次,在土质均匀及湿度正常,基坑或管沟地面的标高高于地下水位,且敞露时间较少时,在挖土深度一定的情况下可不进行放坡和加支撑。再次,土质及其湿度适宜,且地质情况相对较好的情况下,当基坑或管沟的底面标高高于地下水位时,开挖深度应不超过5m,且可不加支撑。此外,对于永久性的挖方边坡而言,应根据设计的相关要求进行放坡。最后,在山体整体稳定的情况下,临时挖方的边坡若相对使用时间较长且高度低于10m时,可以以实际条件设计坡度。浅基坑的土壁支撑技术一般包括灌注桩、板桩、横撑、深层搅拌桩及地下连续墙等。
4.2 深基坑的开挖及其支护技术
在深基坑的开挖过程中,为了保证坑基开挖过程中土壁的稳定性,通常采用临时支挡来确保深基坑土壁的稳定性。对于透水挡土支护结构而言,可采用工字钢桩加横挡板、预制桩、双排灌注桩等进行挡土;对于止水挡土结构而言,主要包括了钢板桩、地下连续墙、化学注浆桩以及深层搅拌水泥土墙等结构;对于支撑部分的结构而言,可采用悬臂、锚拉式支护,或土层锚杆、型钢水平支撑等结构。
4.3 软土地基施工与石方爆破施工
软土地基施工特点:往往不能满足承载力和变形能力的要求,施工时如果采取措施不当,往往会发生路基或建筑物地基失稳或严重下沉,造成建筑物破坏或不能正常使用,需要进行加固,加固方法:换土垫层法、强夯法、振冲法、砂桩挤密法、深层搅拌法、堆载预压法、化学法等;土石方爆破施工:适用环境:开挖时遇到岩石,施工现场地下障碍物的清除、旧建筑物和构筑物的拆除,施工的工序:打孔放药、引爆、排渣;特点:施工费用低、效率高、有震动和粉尘危害,对旧建筑物、构筑物的拆除,还可以采用静力破碎等配合施工工艺,是拆除在低震动、低粉尘、无公害的情况下进行。
4.4 灌注桩施工与墩式基础施工
4.4.1 灌注桩施工是在施工现场的桩位处用机械或人工成孔,然后在孔内放入钢筋笼、浇筑混凝土(或者直接浇筑混凝土)而成的一种施工方法,主要工艺过程是:成孔D放入钢筋笼D浇筑混凝土。成孔工艺:干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工成孔、爆扩成孔等。其特点:能适应地层的变化、施工时振动小、噪声低、工艺要求较高、施工后混凝土需要养护且不能立即承受荷载。
4.4.2 墩式基础是在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土(或者放钢筋笼、浇筑混凝土)而成的大直径基础。目前,我国多用人工挖孔,故又称为大直径人工挖孔桩。墩式基础特点:端部直接支撑在岩石或坚硬土层上,桩的强度和刚度都很大,有较大的承载能力。
4.5 沉井基础施工
沉井是由刃脚、井筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构,多用于重型设备基础、桥墩、水泵站、取水结构、超高层建筑物的基础等,施工过程:施工时首先制作井筒,然后在井筒内挖土,使井筒靠其自重沉入土中。井筒的最下端为刃脚,形状如刀刃,在沉井下沉过程中使沉井切入土中。沉井的外壁为井筒,在下沉过程中起挡土作用,同时靠其自重可以克服筒壁与土之间的摩阻力和刃脚底部的土阻力,使沉井能在自重作用下逐步下沉。
总之,土木工程施工技术在不断的实践探索中也在不断的创新发展,并在工程建设中得到了运用,取得了良好的经济社会效益。我们要始终保持创新活力,开发和应用新技术,不断提高土木工程施工技术。
Abstract: with the rapid development of economy in our country, the constant progress of science and technology, the modernization pace has become faster and faster, the construction industry is becoming more and more attention, and civil engineering construction technology has an important role in the process of civil engineering, and therefore more and more get the attention of people. This article first introduces several traditional construction methods and some new construction technology, points out that the new construction technology innovation point, and to analyze its characteristics. Finally combined with the technical problems that exist in the civil engineering construction in our country carries on the analysis put forward some methods and Suggestions to solve the problem.
Key words: civil engineering; Construction; Technical problems
中图分类号: TU71 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
土木工程施工技术主要是研究房屋建筑过程中所涉及的各工种的施工工艺、施工顺序和施工方法的技术。土木工程施工是将设计者的思想及构思转变为现实的过程,从古代的穴居巢处到现代化的摩天大楼,从农村的田间小路到城市的高架道路都需要通过“施工”的技术手段来实现。在土木工程中施工技术占据着非常重要地位,无论是前期的设计阶段,还是在施工阶段都起着关键性作用,可以说施工技术是土木工程的生命线。近年来,土木工程发展的势头迅猛,虽然我国土木工程领域现在仍处于起步阶段,但是对于施工技术的要求也将逐步提高,提升施工过程中的技术水平是势在必行的。在土木工程施工过程中,还存在一定问题,比如理论的研究不能适应工程建设需要,缺少验收标准和规范,管理体制存在缺陷等问题。要想解决这些问题,其中方法之一就是发展工程技术,在过去的土木工程建设中,大家总结了很多宝贵的经验,施工技术也在不断的发展之中,这将为加快土木工程发展提供非常大的帮助。
一、传统的土木工程施工技术分析与研究
土木工程传统的施工技术贯穿在工程的建设中,方法也随着结构形式、材料、地基基础、外界环境等的不同而变化。下面主要从地基基础的施工、混凝土结构施工和钢结构施工这三个方面进行介绍。
1、地基基础施工。桩基基础施工是地基基础施工最主要的方法,在设计时有两种极限状态设计,分别是承载能力的极限状态和正常使用的极限状态。按承载的形状划分,基桩分为两类,即摩擦型桩和端承型桩,摩擦型桩又可以分为摩擦桩和端承摩擦桩,端承桩又可以分为端承桩和摩擦端承桩。按照成桩的方法分类,还可分为非挤土桩、挤土桩和部分挤土桩三种,制作基桩所使用的材料也不是单一的,主要有木桩、混凝土桩、钢桩等,不同类型和不同材料桩基桩的施工方案和适宜基础也有所不同。在桩基的基础施工中,首先要确定所选择的桩型。预制桩吊运时有单吊点和双吊点的设置,按照吊点跨间的正弯矩与吊点处负弯矩相等的原则来进行布置,同时需要考虑预制桩在吊运时可能会受到的冲击和振动。桩基基础施工中钻孔灌注桩主要的步骤是:桩定位放线、钻机就位并且校正垂直度、钻孔清土、灌注并搅拌混凝土、制作安放钢筋笼、成桩验收及进行质量检验。
2、混凝土结构的施工。按照施工中浇制混凝土的地点可以分为预制法和现浇法。预制法是在非施工现场浇筑混凝土,预制混凝土因其低廉的成本、出色的性能,成为建筑业新宠。现浇法则是在施工现场进行支模浇筑混凝土,是大多数建筑物所采用的方式,应用更早且更为广泛 。在预应力混凝土的施工中,根据张拉预应力筋顺序可分为先张法和后张法。
3、钢结构的施工。钢结构施工主要工作是构件的吊装,在施工前要做好细致的准备工作,包括清理现场、道路的修筑、基础准备、构件的运输、检查装备等。钢构件运送的先后顺序要按照施工顺序来进行,构件运送到现场后,应尽可能的存放在起吊位置,并用足够支承面的木枕作为垫底。吊装前应该核准构件的标号、位置。清除表面时摩擦面要保持干燥清洁。考虑到钢结构工程存在特殊性,可能会在施工的过程中用到氧气、乙炔类等焊接工具,所以需要准备灭火器以防发生火灾。钢结构在施工的过程中,还要注意连接的出来,主要有螺栓连接、焊接等,铆接因其灵活性的限制逐渐被淘汰。
二、新型的土木工程施工技术分析与研究
随着科技和经济的发展,逐渐出现了一系列新型的施工技术。对于施工本身而言,任何一个工程项目,地质条件、材料性能、荷载条件、现场条件、资源状况和气候条件都会对施工有所限制。要想发展新型施工技术,必须从这些限制的方面着手,突破制约,从而实现优化。下面就对两个典型的技术进行探讨。
1、深基坑支护技术。随着经济的飞速发展,高层建筑、地下商城,地铁等工程越来越多,这就对深基坑工程技术提出了更高要求。深基坑支护的设计在深基坑工程中占有非常重要的地位。深基坑支护技术已在下面两个方面得到了较大发展,实现了施工技术的革新。(1)对于开挖深度大、坑壁土质差等情况,通常采用灌注桩——预应力锚杆体系。引进的套管水冲法使成锚工艺适用于地下水位上下各种类型的土层,但效率并不尽人意。(2)支挡与承重结构一体化。用于临时支挡桩或者地下连续墙及永久性的柱、地下室墙一体化后,施工的速度得到很大程度的提高,投资效果也得到加强,资源得到了节约,并且实现了良好的技术经济效益。
2、钻孔灌注桩基础技术
在高层建筑施工过程中,钻孔灌注技术占据重要的地位,它决定了整个施工的质量和安全问题。选择施工机具时,通常涉及人员不会在图纸上明确的规定用什么机具,一般由建设单位自己来决定。在过去,建设单位通常选择涡锥钻,但使用时经常不能达到所要求的工艺指标,最后致使出现了很多问题。针对传统技术存在的缺陷,更先进的施工工艺“旋挖”出现并且投入了应用。旋挖机具有很多优点,首先它采用先进的设备及施工工艺,减少了人为因素影响,因而保证了成孔质量;其次,对于建筑单位通常考虑的成本问题,同样指标的成孔桩,旋挖成孔桩单桩承载能力比涡锥成孔桩提高了近半成左右,折算成成本之后,两者成本不相上下。最后,相同的时间内两者成桩数量接近,旋挖工艺施工现场更容易处理,工作效率也更高。
此外,还可发展高层建筑成套施工技术,起重机整体吊装技术以及计算机控制的千斤顶多点同步提升技术。越来越多的研究者将眼光放在劲性钢筋混凝土结构、超高层钢结构与膜结构,且金属焊接和检测技术将成为未来发展的一个重点技术。开发建筑绿色节能产品,发展节能、环保、智能的建筑技术也将越来越受到关注。
三、我国土木工程施工技术存在的问题及解决办法
我国土木工程施工技术在一些领域中已取得一定的成果,但就整个土木工程领域来说,还处在刚刚起步阶段。随着我国具有国际水平的超级工程结构建设不断增多,施工控制及施工力学也将不断的走向成熟,并且将不断的应用到工程建设之中为工程建设服务。我国土木施工技术的理论研究现在还不能适应工程建设需要,由于施工控制涉及众多学科领域,特别是非线性分析、反馈分析、最优控制、系统识别、材性分析等,目前除了一般性的基础理论研究,还有应用性的理论研究,但缺少系统集成及有价值的应用。
土木工程施工过程中遇到的这些问题,是直接产生建筑施工事故的原因,因而要想做到防患于未然,就必须要从源头抓起,要保质保量的进行施工。提高施工队伍整体水平、建立完善的安全机制、改进生产管理方法、加大建筑施工的质量监察力度等。要采取适当措施来解决这些问题。建立完善安全制度,提高施工的质量,保障人民生命和财产安全,提高环保施工的水平,保护环境在施工的过程中,我们要遵守相关的法律法规。采用先进高效施工技术,减少灰尘、固液废弃物和有害气体排放,降低噪音,避免打扰到周围人的生活,使用先进的施工机械设备,提高资源利用率,选用优质环保质的结构材料,减少反光,保证工程的质量。
四、结语
对于土木工程施工技术,工程实践经验优先行于理论,因为有些客观情况过于复杂,难以如实的反映室内实验结论或理论的分析,另外只有进行工程实践才可以揭示新的问题。土木工程不仅为人类的生活、生产提供物质保障,且大大的推进了科技进步,这是一门在不断发展的学科,因此土木工程施工技术也在不断涌现新材料、新技术。施工技术不断的发展和成熟很大程度上提高了建筑的质量,加快了整个施工的速度,降低了施工的成本,从整体上提高了工程施工的经济效益及社会效益。从多个方面、各个角度来进行施工技术的掌握,可以确保土木工程项目顺利的进行,只有不断的提高土木工程施工中的技术水平,才可以使施工效果达到最佳的状态。
参考文献:
[1]潘红芬.当前土建工程施工中的技术问题探究[J].建材发展导向(下),2012,(11).
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基于上述认识,为了达到让学生在具备专业技能的前提下,具有创造性思维的能力,课程教学改革的教学思想主要是在按照科学体系安排课程的同时,尽量体现桥梁工程技术自身的特点,以建造技术贯穿课程安排。在教学内容上,将重点主要放在,对现有桥梁设计与施工方法的形成过程上,通过分析目前已有桥梁的构造、设计方法、施工方法形成过程中前人所经历的成功和失败,找到目前桥梁工程结构常规做法的合理性与缺点。
二、新桥梁工程专业课程方案设计
土木工程专业的基础及专业基础课程在一二年级的平台课上统一安排,桥梁方向的专业课在此基础上进行。专业课的教学目的就是要使学生综合运用所学基础知识,学会按照工程特点进行思维的方法,了解桥梁结构体系可能的创新方向。
新课程设置方案具有如下特点。
1.针对学生计算能力强、构思能力弱的问题,增设桥梁概念设计课程
该课程主要结合一个随堂的课程设计,在专业课的一开始,着重介绍桥梁与使用要求、建设条件、受力体系、材料应用等的关系,培养学生的思考与构思能力。课程讲解过程中配合随堂的课程设计,在方案概念构思的各个环节上,开展若干次课堂讨论。
2.桥梁工程课程的教学内容做了较大调整
将桥梁工程课程按照结构体系开展,上学期主要介绍梁式桥,下学期介绍拱桥、斜拉桥、悬索桥。在某一种结构体系下,综合介绍公路、铁路桥梁由于荷载不同的特殊要求,不再分钢与混凝土桥,而是强调在不同条件下如何根据不同材料自身的特点进行综合利用,任何桥梁体系条件下都强调架设方法与桥梁受力、构造的关系。在桥梁设计计算方面,缩减计算方法本身的介绍,着重强调计算方法与构造特点与施工方法之间的关系,培养学生习惯于在结构设计中对结构进行全面思考。
3.将钢与组合结构桥梁课程进行了压缩,去除关于大型桥梁结构体系部分的内容,着重介绍钢与组合结构桥梁的特殊构造以及特殊的计算分析问题。
4.将道路工程、桥涵水文由选修课转设为必修课,加强学生对使用要求与建设条件的认识。
5.针对中小跨度桥梁大量使用连续梁桥的实际情况,增设连续体系梁桥课程设计,要求对连续梁桥进行合理跨径布置,并利用现有桥梁结构分析软件对桥梁施工及运营过程进行结构受力分析与配筋计算。
6.将桥梁施工中关于桥梁架设总体思路的部分转移到桥梁工程课的相关结构体系中去,将具体的各种桥梁施工工艺独立出来,转化为选修课。
7.将原来的桥梁结构电算课程转化为桥梁结构计算,设为选修课,着重介绍复杂桥梁结构的施工与运营过程分析原理。
8.针对各课程知识点衔接的问题,在课程学时分配上采取“节段式”时间安排,将较少学时的课程集中在半个或者1/3学期进行,而不是以往的通过单双周间隔将课程分配到整个学期。
三、桥梁工程课程教学大纲的修订
在上述课程设置方案中,桥梁工程课程教学内容是改革的关键,新大纲的编制中充分体现了对学生工程思考能力培养的要求,将各种工法、算法、构造方法的演变作为教学的重点。表3为桥梁工程(上)教学内容。在桥梁工程专业方向专业课程设置方案的研究过程中得到如下结论。
1.桥梁工程专业课设置的过分理论化,阻碍了学生创新思维能力的培养。
在土木工程中,结构损伤依据检测技术能分成局部与整体检测两部分,根据结构模型能分成无模型与有模型诊断两类。土木工程在使用当中,具有一定使用年限,由于酸雨、地下水、北方冬季结冰等耐久性因素,或遭遇洪水、地震与台风等灾害等偶然荷载作用,甚至诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量参差等诸多不确定因素,建筑物经过多年磨损而存在安全隐患,出现质量问题,给土木工程带来不可估量损坏。建国六十年来,许多建筑物已经达到其使用的耐久极限,改革开放三十年也有大量的新型建筑达到了其生命的“半衰期”,为确保人们生命财产安全,采用有效诊断措施给予防控是必要的。
1. 结构损伤、振动损伤与安全诊断
在土木工程当中,结构损伤所指的是结构材料及其几何特性出现改变,会给当前结构性能与整体系统力学带来影响。由土木结构强度、刚性与稳定性上看,土木结构损伤主要包含内部缺陷、材料缺陷与设计结构隐患、结构裂纹、性能下降等。振动损伤所指的是结构因振动引发的损伤,经过各振动信号采集与处理,对结构损伤给予判断,因振动源存在不确定性,振动测试环境比较复杂,具有不可控性,此类损伤诊断较难实施。安全诊断所指的是通过土木结构损伤状况的识别,分析结构各性能指标,并判断结构损伤状况,一旦存在损伤,就应对其位置与损伤程度进行确定,对土木结构剩余寿命进行估计以判断其继续应用性,并研究制定相应的修复补强方案。
2. 结构损伤的诊断方法
1.1. 整体检测方法
整体检测方法主要通过建筑物原有力学模型,通过施加各种假设荷载或振动作用,分析建筑物的荷载极限,主要适用于有详细的工程力学计算书建筑物,对于近二十年建成的超高层框架结构或连续多跨单层层建筑物,最好有静力学、动力学、运动学力学分析的计算机模型。现代大型计算机工程力学分析软件,例如Ansys、Nastran软件能为建筑物的损伤分析提供良好的辅助。
但因为检测方法对力学模型的依赖,未必适用于改革开放前甚至各种古代建筑等缺失力学计算书的建筑结构损伤分析,部分受到地震、海啸、或者例如九江大桥撞击甚至911恐怖袭击的建筑物则不适用,因为其设计模型和实际模型条件已不一致。
1.1.1. 系统识别与模型修正法
系统识别与模型修正法主要是应用基本的运动方程、动力测试资料与有限元模型进行优化约束,并修正结构模型刚度、质量及阻尼分布等,与结构动态响应相接近,经过基线模型及修正模型矩阵的比较,能对土木结构损伤给予诊断。Nastran软件对系统识别与模型修正法的支持度很高,能提供静力学、动力学、运动学力学以至热力学的模型分析功能。应用这种方法在子结构的划分及处理上优势较多,因测量噪声、模型误差与土木结构等在局部刚度变化上不是很敏感,实际应用颇受限制,致使特征方程的求解出现亚定问题,要有效解决模型于数据不定性,可应用统计推断法,像贝叶斯法,根据边界条件中的子结构修正,能减少未知数,同时,运用良态建模与子结构合理划分等,获取最优信息量。当然,贝叶斯法属于统计的理论范畴,实际操作时可以在结合超声回弹综合法等构件强度分析方法,可以将重要构件实际强度数据输入到力学设计模型中,从而论证建筑物现状刚度和设计刚度之差,可以让结构工程师分析建筑物的损坏情况。
系统识别与模型修正法较为适合正常情况使用下的建筑物安全鉴定使用,即实际使用状况与设计使用功能相同的建筑物。
1.1.2. 动力指纹识别方法
在土木结构诊断中,动力指纹识别是在结构特性变化下,如结构参数中的质量、刚度及阻尼等出现变化,相应动力指纹就会出现变化。动力指纹便能看成结构损伤标志,重用动力指纹主要包含振型曲率、频率、MAC与应变模态等,经实际结构试验,土木结构损伤中的固有频率变化比较小,振型的局部刚度变化较为敏感,不过其精准测量比较困难。如Elkordy等人采取振型方法进行五层框架结构的损伤诊断,在不同损伤状况中,第1-第4层当中的第1振型,是依据第5层当中的第1阶振型进行归化处理,并对损伤前后的振型变化比,当作参数输进BP网络中,还应对损伤位置给予检测,对其损伤程度进行测定。
在检测当中,仅应用振型方法诊断会受到检测时建筑物振动影响检测结果,具有一定缺陷性,建议采用多次检测的数据结果进行加权提高数据准确性。
1.1.3. ANN方法
ANN方法为神经网络法,是上世纪80年代,广受关注的人体神经原理的模拟方法,有自我学习与并行计算之功能,其容错性也很强,运用网络算法当中的墨水识别,能有效解决传统模式当中的模式损失与高噪音等缺点,已成损伤结构诊断中应用最广泛工具,神经网络诊断原理是依据不同状态下的结构反映。经特征提取,选择损伤敏感参数当做网络输入的向量,而结构损伤为输出,构建损伤状态及输入参数间的映射关系,网络含模式分类作用,通过目前结构可直接反映结构损伤状况。MSC.Marc软件对神经网络法的支持度很高,对比起Nastran,MSC.Marc可以分析的处理各种线性和非线性结构分析包括:线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库,几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性,材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能力。运用神经网络的损伤诊断法,并不需要土木结构的动力特点先验知识,含有损伤的诊断非参数性,非线性的应设立较强,比较适合非线性的模式分类与识别,与模型修正方法相比,神经网络方法的适用范围更为广泛,不单可以分析整个建筑物,亦可以单独核算各种构件。
1.2. 局部检测方法
这种检测方法被大量用于建筑物中局部受损构件的检测,主要包含染色法、目测法、涡流法、以及前文提及的超声回弹综合法与发射光谱法等,这些检测方法中的大部分应用在某部件焊接缺陷、裂缝位置、受偶然荷载损坏的构件、与腐蚀磨损等方面的检查,在实际检测当中,多种技术的联合应用能对结构状态进行评价。
如射线检测法是用直线加速器与X射线,对土木结构缺陷给予检测,例如地下连续墙裂缝检测,对其结构内部的缺陷位置与形状给予检测,以判断结构可用与维修参考。声发射法所指的是对活动缺陷给予动态监测,并采取声发射探头对发射源中发射弹性波向电信号进行转换,再通过放大处理,获取特征参数,以推测材料内部的缺陷位置。超声回弹综合法根据实测声速值和回弹值综合推定混凝土强度的方法。本方法采用带波形显示器的低频超声波检测仪,并配置频率为50~100KHZ的换能器,测量混凝土中的超声波声速值,以及采用弹击锤冲击能量为2.207J的混凝土回弹仪,测量回弹值,直接得出混凝土实际强度。
通过局部检测,找出结构损伤点,通过注浆、二次抹面、壁可法或者构件破坏重新浇捣,及时补强,提高构件耐久性。但因为局部检测的对象是构件,仅能处理诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量缺陷或偶然荷载破坏的构件,当处理整体受损,或者改变使用用途、调整建筑结构的建筑物,还需要结合各种整体检测方法检测。
1.3. 无模型的诊断方法
在土木结构的损伤诊断中,无模型诊断方法并不需要有关结构模型的特征量,从土木结构振动的响应频谱、时程与时频等进行特征量提取,实施结构损伤的诊断。这种诊断方法起初仅应用在机械损伤诊断当中,进入21世纪之后,才逐步应用在土木结构当中,其诊断方法主要有频域法、时域法与时频分析法等三类,其中,频域法是运用频响函数对损伤诊断的指标进行构造,如波形识别指标在桥梁结构中的损伤诊断,又如功率谱密度均方根的指标在线性结构中的早期损伤定位。时域方法包含卡尔曼滤波法与ARMA模型等,如运用加速度的时域信息对残差量进行构造,并采取奇异值的分解法,对方程组进行求解,以验证方法有效性。而时域分析法是运用新信号的分解法,对原有傅里叶变换分解法进行替代,现在大多为小波变换,如廖锦翔等人,就运用小波变换,对桥梁裂缝的位置进行了识别,并实施数值模拟,以检测结果的准确可靠性。
1.4. 重建力学模型法
与无模型的诊断方法的使用环境相同,目前我国存在大量建国以前留下的古建筑,而因为建筑物设计及竣工资料档案制度建立以前的五十至八十年代建筑物也不在少数,这些建筑物大多处于年久失修的状况,而且因为设计资料缺失,无法通过整体检测方法测定其安全状况。我所工作的海印集团曾多次接收这种资料缺失的旧物业,例如海印广场项目、海印电器总汇、海印江南粮油城项目。在这些项目中,我司与设计院一道,通过超声回弹综合法,测出混凝土结构强度,同时利用X射线探测主要构件的构造钢筋,重建改造部位的力学模型,降次使用轻度受损的范围,对中度受损的构件及时回顶、拆除、植筋并重新浇捣,收效显著。重建力学模型,对重新活化古建筑、近代建筑有重要意义,有待专题研究并形成相关的行业规范。
3. 土木结构中的损伤诊断相关问题探究
在土木工程当中,其结构的损伤诊断是很重要的,直接关系着土木结构稳定安全性,损伤诊断法在航天、航空与机械等领域应用较为广泛,在土木工程,特别是桥梁结构中,其应用有效性还需不断加强,因土木结构的影响因素并不确定,结构也较复杂,在实际应用当中,诊断方法还存在较多困难,需要不断深入研究及实践,损伤诊断当中,对实际结构损伤的数据需求量大,不过实际数据比较有限与不足,运用大量试验对标准样例与损伤数据进行获取,所付出代价较为昂贵,并且费时费工,损伤结构研究当中,构建结构模型,并运用数值仿真实施相关研究,其现实意义更强。
在损伤诊断当中,大多诊断指标是在航空与机械等方面发展来的,土木工程当中的结构诊断指标,还需要不断完善,尤其是结构的实用性,还应加强研究,运用更可靠损伤指标,让其适合某结构。对于大型的土木结构,激励环境下,难以激发高阶模态,加强低阶模态的结构损伤诊断,更具有其理论意义与实践价值。土木结构中的自身动力与非线性等变异,会对结构损伤诊断造成较多困难,需要进一步研究。随着新材料及新思想的发展,在土木工程中,应加强结构设计改进,加强新参数与性能指标的测试,并运用新数学模型,强化土木结构边界条件注意,有效扩大应用范围,增强拟合程度。
我国的结构损伤的诊断发展迟于欧美、日本等西方发达国家,即使对比香港,我国大陆还是处于萌芽的阶段,其主要原因首先是我国目前新建项目之多,导致政府相关主管部门暂时未能顾及土木结构使用的安全,未能退出相应政策支持,这需要政府立定决心,成立分管土木结构使用的安全的部门,仿效香港制定相关的建筑物周期性诊断的法律法规;其次,国内支持土木工程力学模型的软件、各种检测工具和标准匮乏,即使有更好的检测方法也会因市场缺乏竞争而导致价格高昂,使用者望而却步,也是制约结构损伤的诊断的重要因素,许多设计院目前还是依赖工程师手稿计算,而对建筑物的安全鉴定还是使用目测法、染色法等低效率方法,所谓工欲善其事必先利其器,须由国家主管部门牵头,研究属于中国的力学模型软件,制定安全鉴定的行业标准以致国家规范。只有完善上述两点,我国结构损伤诊断行业才能迎头赶上世界列强。
结束语:
在建筑工程中,土木工程结构作为其重要构成,结构损伤程度直接关系建筑质量及其安全性,加强土木结构的损伤诊断是非常必要的,我国土木结构的损伤诊断已比较系统与深入,不过依然存在一些问题,需要运用合理诊断方法,对其损伤进行诊断,为土木结构的安全可靠性提供相关参考依据,确保建筑工程质量的安全性,保证人们的生命财产安全。
参考文献:
[1]张海芳.关于土木工程结构损伤诊断的研究[J].中国房地产业:理论版,2012(9)
1.2国内外研究现状纤维增强塑料作为一种新型建筑材料的出现,在建筑行业中用来替代钢筋或钢板,首先起源于发达国家,纤维增强塑料在国外研究和应用均开始较早。20世纪70年代,德国、日本、美国等国家就开始研究纤维增强塑料材料在混凝土结构中的应用,1993年世界上第一个关于FRP材料的建筑混凝土结构设计规范在日本制定并执行,欧洲关于FRP筋的设计规范也正在编制过程相对比较晚。虽然我国对FRP材料的研究和在混凝土结构中的应用研究起步较晚,但随着但近年来许多建筑研究机构及高校科研院所加入,(如东南大学、同济大学等)已开始进行深入研究,并取得了一些研究成果,其中粘FRP板加固法的研究已接近国际先进水平。同时对纤维增强塑料使用过程中的强度、变形等进行研究分析,在张亚坤《纤维增强塑料筋混凝土板的变形研究》(长江科学院院报,2013.9)通过纤维增强塑料筋混凝土四边简支双向板的冲切性能试验,得到试验双向板的荷载—挠度曲线以及挠度分布图,试验表明,为纤维增强塑料筋加强混凝土结构在工程中的应用和对混凝土板冲切问题的深入研究可提供试验依据。李炳宏在《纤维增强塑料筋混凝土梁抗弯设计数值分析》(长安大学学报,2011.9)一文中根据极限强度理论,采用对混凝土构件正截面分层的方法,对构件的弯矩-曲率关系和荷载-挠度关系进行了数值计算,研究结果表明由于纤维增强塑料筋抗拉弹性较低,和传统钢筋混凝土梁相比,纤维增强塑料筋混凝土梁刚度较低是其不足之处。周俊龙《玄武岩纤维增强塑料筋耐腐蚀性研究》(土木建筑与环境工程,2011.6)研究认为玄武岩纤维增强塑料筋耐氯化钠盐溶液腐蚀性能较好,而耐碱腐蚀性较差,其原因主要是因为原材料中的连续玄武岩纤维的耐碱性较差。对于将玄武岩纤维增强塑料筋长期使用在混凝土中必须对其耐碱性进行改性。刘冬梅《纤维增强塑料筋在土木工程中的应用探讨》(工程技术,2014.7)近年来纤维塑料增强筋的应用逐渐成为一个研究热点。纤维塑料增强筋具有的轻质、耐腐蚀、高强、抗疲劳、低弹性模量、比重小等优点使其在土木工程中日益得到广泛应用。整体上来说纤维增强塑料在建筑行业的应用研究已经比较深入,在具体使用方面也积累了不少的经验,并根据使用环境对纤维增强塑料进行了适当的改造。
2纤维增强塑料筋在替代钢筋中的运用
2.1新型纤维塑料筋在桥梁建设工程中的使用桥梁工程建设是土木工程的一个重要分支,古代桥梁以简单通行主,载重不大,材料多用石料等,桥面纵坡可以较陡,甚至可以铺设台阶。随着工业化进程的发展,现代桥梁所承受的载重逐倍增加,而且为了实现迅捷交通,有时要跨越更大更深的江河、峡谷,这就迫使桥梁建设向大跨度发展。传统的钢筋混凝土在解决桥梁基础建设方面有不可替代的作用,但是随着桥面工程跨度的增加,混凝土材料虽然能提供一定的强度满足桥梁工程需要,但是由于混凝土自身重量过大,对桥梁工程的跨度有一定的制约,需要新型材料解决传统建筑材料质量过大,耐腐蚀性不强的问题。纤维增强塑料作为一种新型建筑材料,具有强度大、密度小、耐腐蚀的特点,相同直径的钢材相比,具有重量轻,强度大的在,有研究显示相同直径下纤维增强塑料筋大于钢筋强度,同时质量又远远小于钢材,因此纤维增强塑料筋的使用在保持或增强桥梁工程强度的同时还可以解决桥梁工程自重过大问题,纤维塑料增强用于混凝土中替代钢筋,特别是在水中或者土中使用,明显可以降低腐蚀对强梁的危害,减少维护保养费用,增强桥梁使用时间,在桥梁建设主体框架和桥面建设中使用纤维塑料筋替代钢筋可明显减轻桥梁工程结构本身质量。由于新型纤维塑料筋本身具有质量轻,强度大的特点,因此在桥梁施工中可以有效降低施工荷载、布筋劳动强度及劳动成本。新型纤维塑料筋在桥梁建设中首先在国外开始,大量使用新型纤维塑料筋取代钢筋的是美国DEL351桥,该桥根据美国国家高速公路和运输者协会(AASHTO)的技术条件设计,是美国第一座新型纤维塑料筋构成的全复合材料桥,主体上该桥由两块复合材料桥面板构成,每块桥面质量只有水泥桥面的十分之一,该桥梁的建成为桥梁建设采用复合材料奠定了基础,另外使用新型纤维塑料筋取代钢筋建成的复合大桥还有加拿大Joff桥、日本飞翔桥、丹麦Herning斜拉桥等,国外这些成功的桥梁建设案例说明在桥梁建设中,只要设计合理,适当采取纤维塑料增强筋对传统钢筋进行替代是土木工程的发展,是解决目前传统混凝土材料面临腐蚀导致刚性不足和的途径之一,实践也证明新型纤维塑料筋是解决混凝土自重太大的方法之一。
2.2海洋工程建设中纤维塑料增强筋的应用海洋总面积约为3.6亿km2,约占地球表面积的71%,随着社会的发展,人们不仅仅局限于陆地上的生活发展,为了获取更多的资源,人们越来越多的加大对海洋的开发。因此海洋工程得以迅速发展,大量的工程涉及到海洋,就其概念而言,海洋工程是指以开发和利用海洋资源,保护良好海洋生态环境恢复为目的,而进行的和海洋有关的土木工程建设,如各种堤坝工程、码头、人工岛、海上油田设施、跨海桥梁等,海洋工程不是现在才有的概念,文献资料研究发现,公元前1000多年地中海沿岸国家在已开始进行有关航港设施的建设;我国远在公元前300多年就在沿海设立通商港口并进行相应建设,荷兰在中世纪初期也开始建造海提,随着现代工业的发展和国防需要,海岸工程得到了飞速发展,已经成为土木工程的重要组成部分,为了加强对海洋资源的控制,各国都加大了海洋工程的开发力度。研究发现根据不同的使用用途云,海洋工程也形成了不同的结构型式,但不管哪种结构,面临最突出的问题就是海洋工程基础设施建设中的结构防腐问题,面临海水侵蚀,海洋工程设施中筋混凝土结构易受到海风中盐粒子的腐蚀而发生明显的早期劣化,也容易受外界的影响如海水、空气中的氯离子等。出现碳化导致混凝土刚性耐久性不足,实践也证明沿海地区很多混凝土建筑物中钢筋的因为过多的受到空气中氯化物离子的影响而腐蚀,尤其是港口及水道的钢筋混凝土护岸桩、承载桩及板桩设施由于氯离子的侵蚀和冻融的作用容易损坏,为了解决海洋工程建设中发生的混凝土钢筋腐蚀问题,延长海洋工程建筑使用年限,目前在建的海洋工程在结构上一般采用钢混结构,在此基础上采用加大混凝土防护墙(保护层)的办法对海洋工程进行防护,增加了工程成本,但是保护后的混凝土结构的使用年限也大约只有20年,根本达不到海洋工程耐久性要求。新型纤维塑料筋FRP具有优良的抗腐蚀物理性能,克服了传统钢筋混凝土的不足,目前纤维塑料增强筋在海洋工程中的应用典型的代表是日本Smitomo化工有限公司兴建的一座码头。码头建设大量采用纤维塑料增强筋,码头建成以后进行了荷载试验,实验结果表明该码头能够完全满足使用的要求。现有使用新型纤维塑料筋的桥梁工程说明,只要严格按照海洋工程设计要求,纤维增强塑料筋能够满足海洋工程中的建设要求,克服混凝土的缺点。建设有质量保障的海洋工程。
2.3岩土工程建设中纤维塑料增强筋应用岩土工程是在土木工程实践中逐步建立完善起来的一种新的技术分类。本质上是土木工程的分支,欧美国家于就开始对岩土工程进行相关研究,认为岩土工程是解决各类建设工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。岩土工程在土木工程中占有很重要的位置。在岩土工程中,为了减少自然灾害,降低危害,如滑坡等问题,通常使用高抗拉强度的钢材锚杆用于岩土锚固,防止塌方或者其他影响工程现象的发生,但很多岩土工程实例都不同程度的体现出固定设备发生腐蚀的现象,原因可能是随着时间的推移,水泥不断水化生成Ca(OH)2,所以对钢筋进行腐蚀,也可能是由于不同的岩体具有一定的腐蚀性,导致工程过程中锚杆不同程度腐蚀,导致钢锚锚固工程失效,随着材料学科的发展,纤维塑料增强筋作为一种新型建筑材料进入了沿途工程领域,由于纤维塑料增强筋具有优越的抗腐蚀性能,能适应恶劣外部环境增强使用寿命。因此国外岩石工程中逐渐尝试应用纤维塑料筋代替金属锚杆,从而克服钢锚杆在恶劣地质条件下因腐蚀而产生的潜在危害,目前纤维塑料筋已被大量用于临时建筑工程中基坑防护等岩土工程,实践证明纤维塑料满足岩石工程设计使用中的各项要求。
2.4纤维塑料增强筋在预防灾害过程中的应用随着大型土建工程的开发,在工程过程中随时要注意自然灾害的发生,如道路护坡的固定、滑坡的预防、大型工程基础保护等,目前采用的方法一般是采用预应力锚固支护技术,通过前期布设相应预应力钢绞线锚杆,形成一定的规模防护,但是因为钢绞线锚杆存在腐蚀隐患,长期使用后还是会带来很大的工程或者生活隐患。随着纤维塑料技术的发展,有效克服了钢筋笨重和腐蚀的缺点,用预应力纤维塑料增强筋取代预应力钢绞线锚杆是建筑材料使用的一项改革和创新。使用纤维塑料增强筋后可以消除钢筋锈蚀潜在的工程安全隐患。使用纤维塑料增强筋可减少后期维护次数,如三峡水电站成功蓄水后,从理论上讲一部分山体与边坡将埋于水底,若干年后一旦预应力钢绞线锈蚀而失去保护能力,导致山体或边坡发生滑移,结果将是灾难性的,因此使用预应力FRP筋预防克服传统钢筋混凝土中钢筋容易被腐蚀而导致潜在危险,具有一定的可行性。