浅谈土木工程概论论文

浅谈土木工程概论论文关键词:土木工程、自然科学、工程师、现状及未来1土木工程的历史土木工程的起源几乎是和人类文明的发展同步产生。远古人类利用树枝，岩石，泥土等材料构筑巢穴或者为掩埋死者而建造墓穴，这些都可以认为是土木工程的雏形。随着社会生产力的提高和第一次社会分工的完成，在氏族社会中，土木工程已经有了相当的发展水平了。在以后的奴隶社会和封建社会中，土木工程发展得相当缓慢。工程技术的传承主要是以经验的形式进行，长期徘徊在一个较低的水平上。没有或者只有很少的专门的机械工具可以使用，所使用的材料主要是来自天然的木材，石料。大型的工程主要依靠的是数目巨大的劳动力投入。代表工程建设最高水平的一般也是国家组织修筑的公用设施和宫殿等大型建筑。据记载，秦始皇驱使了数十万的民工修筑长城和陵墓，而参与埃及金字塔修建的民工也多达20万。这些古代的宏伟土木建筑今天都成了文明的标志。自然科学的发展大大加速了土木工程发展速度，力学和数学的发展使得土木工程由定性的经验主义的年代进入了定量的科学分析的年代。成为系统的，正式的科学。在这一时期，土木工程所采用的材料也由木，石等天然材料过度到混凝土，钢材，玻璃，工程塑料等人工材料。这些材料相对以往的木石材料，具有更好的物理性能。这同时也推动了新的结构理论的突破。2土木工程的发展及现状现代的土木工程已经是一门多学科交叉的综合，相关的自然科学和社会科学学科的进步都会对土木工程的发展产生影响。作为土木工程理论的一个支柱，力学在19-20世纪取得了巨大的发展。由于实际需要的推动，力学发展出许多小的门类，如弹性力学，损伤力学等，都服务于土木工程。现在的理论力学已经达到了一个相当成熟的境界。数学工具和计算机技术的发展也使得一些以前无法分析的问题可以为工程师们所掌握。本时间初，随着边界层理论的发展，流体力学逐渐发展，并在此基础上发展出了湍流理论。固体力学也有很大的发展，对土木工程有直接作用的断裂力学的发生使得工程师们可以比较可靠的估计建筑物的强度和可靠性。这一发展改变了设计的观念。大大推动了结构研究的发展。预应力理论的提出标志着力学理论进入了一个新时期。另一方面，有限元分析等新的数学分析方法在计算机技术的支持下迅速发展，拓宽了工程师的研究对象，使得工程师们能够把握更加复杂的系统。数学工具的发展不但作用在结构分析计算上，也体现在优化设计当中。概率与数例统计的应用完善了各种结构物的计算。材料科学的发展为土木工程带来了广阔的发展空间，新的工程材料，如碳纤维，高强度混凝土，高分子复合材料等加入到土木工程的应用中来，为工程师提供了更多的选择。在不同的专业方向上，随着超高层建筑的发展，结构理论也不断发展，从框架到剪力墙再到筒式体系，越来越成熟。在桥梁工程方面，从比较原始的板梁桥，拱桥发展到现代常用的斜拉桥，悬索桥。发展不但体现在形式上，而且也体现内涵上。多种技术的交叉运用突破了单纯的桥梁结构的种类划分。并且出现了一些独特的斜桥和曲线桥。电脑在土木工程设计上的重要性，已不再需要辩论。利用电脑绘制各类平面、立面、剖面、细部等二度空间图集已成为全球事务所的标准方法。CAD技术使得工程师从烦琐的绘图作业中解放出来，大大提高了效率。CAD最重要的一个功能是它的虚拟现实功能，可以直观的反应和模拟建筑的外观，结构，以及在不同外力作用下的效果。在国家大剧院的设计中，太原理工大学土木系结构分析工作站，采用ANSYS软件成功地对中国国家大剧院进行了结构分析。验证计算内力、多种载荷组合工况下的变形、结构抗震分析以及验证结构设计的合理性与可靠性。和工业化大生产相适应，土木工程也经历了一个标准化规范化的过程。现在土木工程的规范化和标准化已经达到了相当的高度，不仅仅完成了单位和术语的统一，也形成了一整个由行业规范和国家强制标准共同构成的标准体系。统一的标准和规范使得技术资料有更大的通用性，同时也保证工程设施的可靠性。现代土木工程的建设，尤其是大型基础设施的建设，牵涉到社会的各个方面。对社会产生巨大的影响，包括经济的，政治的，甚至思想观点的影响。广泛的社会协作是现代土木工程的一个重要特点。小到一个城市道路岔口的改造。大到三峡工程这样的世纪工程，都体现了社会对土木的影响，有协助也有干预。从工程建设的规划，立项，预算到建设过程，社会力量广泛的参与其中。同时工程自身也会对社会影响产生回馈。工程对资金，材料，设备，人员的要求，工程对周围环境的影响，工程建成后使用过程中的经济，环境等问题，都不仅限于土木工程技术本身。俗话说的“要想富，先修路。”从中也可以看出土木工程建设对社会经济的作用。而且类似三峡工程这种投资巨大，影响深远的工程甚至会影响到整个国家。现在我国政府也把西气东输，青藏铁路等巨型工程作为贯彻“西部大开发”的一种手段。3未来土木工程的发展趋势和未来在可以预见的将来，土木工程工程技术理论的核心部分仍然是力学，新的分析方法和新的数值处理方法将是土木工程中力学的突破方向。在对复杂结构，流体介质等情况下的受力分析和近似上，现有的方法仍然具有很大的局限性。更加专门化的数学在将来也应该有很大的发展，用以处理土木工程技术中复杂的数值问题。更先进的电子计算机的应用，使得对复杂的情况的模拟更有把握，更接近于现实。力学也会突破宏观框架，向微观发展，控制论，虚拟现实等技术也在力学中加深影响。信息化的特点将更深的渗透到未来的土木工程中，重点是但又不仅仅限于CAD方面，也对工程进度的管理。运行中数据资料的收集，分析，整理。对建筑物结构，强度，可靠性的分析和相应对策的决策等。这些也是主动控制和智能化实现的基础。全过程信息化对今后的土木建筑构造物的维护有很大的意义。我国现在正是基本建设的高潮。信息化也成为专家系统技术的基础。程序的解题能力不仅取决于它所采用的形式化体系和推理模式，而且取决于它所拥有的知识。要使一个程序具有智能，必须向它提供大量有关问题领域的高质量的信息输入。人性化则是近年来兴起的，主要是在体现在关系到人们日常生活使用的工业民用建筑方面。设计，施工，维护，使用都对土木建筑提出了人性化的要求。国外为此提出过3E的概念。实用、经济、优美，是一个逐渐提高的要求。我国现在在这方面还有欠缺，更多的注重了第一层次实用性的要求，对后两者有所欠缺。伴随着其他方面的科技的发展和人类活动的扩张，土木工程的工程对象也会有很大的扩张，在可以预见的将来，人类的活动将向地下，海洋和太空的发展。土木工程在新材料，新科技等的支持下，在这些方面也大有用武之地。相当部分的工程将在大洋底部进行，这对现在的结构设计和施工技术都是一大考验。中国工程院的院士们也曾提出过中国城市地下空间利用的战略对策。以解决城市的可持续发展问题。4结语土木工程发展到今天已经深入到社会的各个方面，发挥着重要的作用，并且必然会随着社会的发展而继续进步。我们作为未来的土木工程师，不但要继承和发扬老一辈工程师的严谨求是，正直诚信，创新进取的优良品质，也要用现代的科学理论武装自己，不单包括专业知识，也包括的其他方面的知识。而且我们更应该在实践中锻炼，总结，提高。土木工程既是一门科学，同时也是一门应用技术，是为人服务的的职业，它建设了整个文明的物质基础。土木工程的根本工作目的是不断的提高生活的质量。所以我们不仅仅是一个工程技术人员，也是社会的建设者,积极的投身社会建设是我们应尽的责任。