Question

土木工程概论简答题

1、土木工程发展趋势？
2、土木工程余可持续发展的关系？
3、摩擦桩的受力条件？

Answer 1

一、土木工程的发展趋势

（一）高性能材料的发展
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。
（二）应用
随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善，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。人们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。
（三）环境工程
环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视，土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关，又无一不与土木工程有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。
（四）建筑化
建筑长期以来停留在以手工操作为主的小生产方式上。解放后大规模的经济建设推动了建筑业化的进程，特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展，但是总的来说落后于其他工业部门，所以建筑业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势。要正确理解建筑产品标准化和多样化的关系，尽量实现标准化生产；要建立适应社会化大生产方式的科学体制，采用专业化、联合化、区域化的施工组织形式，同时还要不断推进新材料、新工艺的使用。
（五）空间站、海底建筑、地下建筑
早在1984年，美籍华裔林铜柱博士就提出了一个大胆的设想，即在月球上利用它上面的岩石生产水泥并预制混凝土构件来组装太空试验站。这也表明土木工程的活动场所在不久的将来可能超出地球的范围。随着地上空间的减少，人类把注意力也越来越多地转移到地下空间，21世纪的土木工程将包括海底的世界。实际上东京地铁已达地下三层：除在青函海底隧道的中部设置了车站外，还建设了博物馆。
（六）结构形式
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。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。
（七）新能源和能源多极化
能源问题是当前世界各国极为关注的问题，寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题。这也对土木工程提出了新的要求，应当予以足够的重视。
此外，由于我国是一个发展中国家，经济还不发达，基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求，所以在基本建设方面还有许多工作要做。并且在土木工程的各项专业活动中，都应考虑可持续发展。这些专业活动包括：建筑物、公路、铁路、桥梁、机场等工程的建设，海洋、水、能源的利用以及废弃物的处理等。
二、中国的土木工程要走可持续发展之路

我国的土木工程有自己的特殊性。
“中国是世界上人口最多的国家，一项大资源被13亿一除即变得微不足道，而一个小问题乘以13亿就成了大问题。”刘西拉教授此语切实道出了我国的困难之所在。我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世界前列，而人均占有量却全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。走可持续发展迫在眉睫。而土木工程，也必当立足长远，走出一条可持续发展之路。
放眼世界，美国的现代化进程可谓先进，而现今资料表明：未来美国要投入16000亿美元来解决已建工程的不安全状态，譬如，氯离子所引发的建筑锈蚀等等。作为当代土木工程师，在传承前人辉煌成就的同时，也必须多多吸取已出事故的教训，在今后的工作中进行创新改良，实现可持续发展。

2．1发展高新技术，应用结构健康监测，实现可持续发展

土木工程在实际使用过程中，会出现不同程度的损伤或性能退化，这将影响起承载能力和耐久性，甚至引发严重的工程事故，带来重大的人员伤亡和经济损失，产生严重的社会影响。因此，从建筑建成的一刻起，就要做好健康监测、修复和加固的准备。
随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展，人们提出了结构健康监测的概念，给土木工程的发展带来革命性的变化。
结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器，自动、实时地测量结构的环境、荷载、响应等，对结构的健康状况进行评估，科学有效地提供结构养护管理的决策依据，确保结构安全运营，延长结构使用寿命。
近年来，大型土木工程特别是大跨度桥梁结构的健康监测技术成为国内外工程界和学术界关注的热点，通过科研和工程技术人员的努力取得了卓有成效的研究成果。国内外近年新建的许多大型桥梁都安装了结构健康监测系统，如我国的上海徐浦大桥、江阴长江公路大桥、东海大桥、香港地区的青马大桥，韩国Seohae桥和Youngjong桥、美国Commodore Barry桥和加拿大Confedration桥等。
像这样，通过发展结构健康监测与安全预警，在第一时间发现建筑可能出现的问题，及时进行修复与加固，既避免了可能出现的建筑事故，也基本解决了建筑过快老化损坏，不得不拆去重修的尴尬局面，及由此造成的大量经济、资源、时间上的浪费，实现建筑使用的可持续发展。

2．2合理利用自然资源，注重既有土木工程设施的再利用，实现可持续发展

“可持续发展是在不牺牲后代并满足其需要能力的条件下，满足当前的需要”。
合理利用自然资源，则要在土木工程的建设、使用和维护过程中，土木工程师主动做到节能节地，并最大限度地发挥既有土木工程设施的作用。
比如，我们可以充分利用建筑绿化，在夏季有效降低灰砖墙表面温度，从而减少空调的使用量；可以使用节能保温型的多孔砖或复合墙体作为墙体材料，达到冬季保温隔热的作用；还可以太阳能、地下热能等新能源，减少不可再生资源用量的减少。
另外，对既有建筑的再利用也是可持续发展的重要手段之一。这方面，上海已经取得不少成功的经验：大量不用的厂房，很多已经转变为展览厅、办公楼、艺术家工作室等。这样的改造再利用，既符合现代使用的要求，又节约了能源，避免了浪费，不失为一种有效的办法。

2．3开发利用再生资源和绿色资源，实现可持续发展

世界上每年拆除的废旧混凝土，工程建设产生的废旧混凝土等均会产生巨量的建筑垃圾。我国每年的施工建设产生的建筑垃圾达4000万吨，产生的废混凝土就有1360万吨，清运处理工作量大，环境污染严重。此外，我国是20年来世界水泥生产的第一大国，而这本身是一项高耗资源、高耗能、污染环境的行业。
与其他材料相比，钢材和再生混凝土较为符合绿色建材的标准，应当大力发展这样的绿色建材。
对此，日本的爱知世博会，给我们上了生动的一课：材料方面，世博会的各种建筑材料表面上看很高档，但是很多都是废物利用。许多木版都是由建筑用木材废料加工而成，到处摆放的坐椅，是电视机壳粉碎后制成。丰田展馆内壁由回收的废纸加工而成，长久会场日本馆，既追求了人与自然和谐，也节约了经济开支，所使用的大部分钢材和木料，都可以回收利用。同时，竹壁的优越性在3到9月爱知的酷暑也显现无遗。竹子本身的性能大大降低了室内温度，空调的使用也明显减少。这一点给了我众多的思考：在建筑选材方面，在合适之处应用自然的可再生资源，节约开支的同时，也实现了生态与建筑的和谐可持续发展，何乐而不为呢？
另外，在日本爱知世博会长久手会场，茧状日本馆为减少热负荷，利用墙面绿化、生物降解塑料材料和间伐木材(森林中被砍掉的细木材)实现了环保功能。以“自然的智慧”为主题的爱知世博会，展馆建设大量应用现代科技成果，突出环保性和功能性，反映出人类对自然美的孜孜追求。而这，也应当是未来土木工程师要学习和发展的方向。
我国建筑中，李国豪教授设计的扬浦大桥也堪称经典。引桥部分的螺旋式上升结构，节约人民币数亿元，是土木工程实现经济性可持续发展的典范。
当然，可持续发展，绝不是一味地追求节省，而是要寻求一种最合理的中间状态，既要保证建筑有足够的创意，也要追求完美的技术经济指标，以最少的投入获得最大的效益。我们依旧还是要创造经典，但是绝不能建立在挥霍金钱，建立在耗费更多的资源、能源的基础之上。现今，建筑世界已经进入到生态美学的时代，注重文化、生态、工程与环境之间的关系，注重人性化、节能与可持续发展，才是当代工程师的着眼方向。
三、 摩擦桩:桩顶荷载全部由摩阻力承担;
2.端承摩擦桩:桩顶荷载主要由摩阻力承担,少部分由端阻力承担:
3.摩擦端承桩:桩顶荷载主要由端阻力承担,少部分由摩阻力承担;
4.端承桩:桩顶荷载全部由端阻力承担.
桩是靠摩阻力和端阻力来承担桩顶荷载的.摩阻力就是桩在承受桩顶荷载后,桩身产生弹性压缩向下位移,这时在桩身和桩周的岩土之间所产生的摩檫阻力;端阻力就是桩端(桩底)放在强度比较高的岩土层(也叫地基持力层)上,当桩顶荷载传到桩端以后,由桩端下的岩土层来承担荷载.
由此可见,施工摩擦桩时,要保护摩阻力和努力提高摩阻力.把桩周的土壁做得粗糙些,不要扰动和破坏桩周土的结构和强度,不要让桩周土被水侵蚀等等.
施工端承桩时,不能扰动和破坏桩端土的结构和强度,努力保护桩端土的强度,不要让桩端土被水侵蚀,桩端的虚土和浮渣一定要清理干净,否则桩会产生沉降.如果桩端是岩石,在距离桩端0.5-1米处就不能再用爆破凿岩,改用人工凿岩.桩端要做得平整或做成台阶状,不能有斜坡.桩端岩石里如果有松动的石块要去掉.
不管是甚麽桩,桩身的钢筋混凝土施工质量,一定要符合设计要求. 设计 时考虑的受力不一样.摩擦桩是依靠桩和周围的土或岩石摩擦力做承载力的.支承桩是依靠持力层的承载力作为桩承载力.摩擦桩和周围要紧密接触.而支承桩必须达到持力层.要由地堪认定持力层. 区别其实很简单，端承桩是打到持力层，摩擦桩不到持力层。所以断承桩通常不定深，打到持力层为止。而摩擦桩是定深的，通常打到6米就停住不打了。
从数量上来说一个是大而稀，一个是小而密。 摩擦桩是依靠桩身与桩周围土体的摩擦力作为桩对其以上部分的支撑力,而支撑桩是依靠桩打到坚硬的基岩上以后依靠基岩对桩的支撑力作为桩对其以上部分的支撑力.总体来说,所用理论不同.所以桩长一般也不同.在施工中,主要区别就是桩深度控制标准不同.摩擦桩按照设计桩长打沟一般也就可以了,如果是支撑桩则必须打到持力层,基岩,一般嵌岩50cm以上. 根据桩的承载机理和桩的荷载分配比,垂直受荷桩分为四种:摩擦桩,,端承摩擦桩,摩擦端承桩和端承桩.上面提问说的"支承桩"应该是端承桩.

Answer 2

高性能材料的发展 计算机的应用 绿色工程 间站、海底建筑、地下建筑 新能源和能源多极化