材料与土木工程论文范文

关键词：土木工程可持续发展

一、土木工程的历史与现状

土木工程是工程分科之一，是与建筑亲密关系的学科。土木工程是一种生产活动和工程技术，其中包括如土、石、砖、木、混凝土、塑料等工程材料以及房屋、道路、铁路、桥涵、隧洞、河、港、特种结构和市政卫生工程等建筑。随着学科逐渐的发展与理论的丰富，土木工程逐渐向专业化方向发展，比如工程材料学、建筑材料学等。

随着社会的进步，土木工程中采用的材料也有种类上和品质上的改变，诸如水泥、钢材等都陆陆续续在建筑得到了应用。钢筋混凝土在建筑工程中的应用使世界建筑提升了到了一个新的台阶。随着1978年的改革开放，我国的经济得到了迅猛的发展，土木工程方面也得到了很大的提高。目前，世界上拥有著名斜拉桥排名榜上，在前10名中，我国有6座跻身于中，世界上仅有6座跨度在600米以上的桥梁，中国占了4座。

二、可持续发展的背景与理论渊源

随着社会的不断发展与人类文明的不断进步，世界迫切地需要对人类的过去走过的发展道路重新进行评价和反思。人类面对的不仅仅是经济问题，而是需要在价值观、文化和文明的方式等方面进行更广泛、更深刻地变革，寻求一种可持续发展的道路。

1980年，联合国大会首次使用了“可持续发展”概念。1987年，《世界环境与发展委员会》公布了题为《我们共同的未来》的报告。报告中明确指出了可持续发展的战略，标志着一种新发展观的诞生。报告中把可持续发展定义为“持续发展是在满足当代人需要的同时，不损害人类后代满足其自身需要的能力”。它明确提出了可持续发展战略，提出保护环境的根本目的在于为了确保人类的持续存在和持续发展。2002年，南非召开的世界可持续发展首脑峰会，达成关于进一步加强全球范围内可持续发展的共识，对推动全球可持续发展合作起到了积极作用。

三、土木工程中存在的可持续发展问题

土木工程活动是人类与自然生态环境发生碰撞的生产活动之一，在这个过程当中，极大的消耗了资源。生产、加工、运输与建成后维护过程中所需的工程材料都是来自于资源。不仅是对资源的使用，同时还会在使用、拆除过程中产生废弃物，针对这些废弃物对环境存在的影响采取的一些行动，也就与可持续发展相结合。我们在大兴土木工程的时候，一定要注重经济效益的同时，也关注生态环境的保护。

1.土木工程材料的可持续发展问题

改革开放以来，我国经济飞速发展，取得不小的成果，但是这些成果都建立在以大量消耗能源、严重破坏环境为代价的基础上获得的。我国的钢材、水泥、混凝土等生产和使用都名列世界前茅，正是由于这些建筑材料的大量生产和使用，我的生态环境也遭到了前所未有的破坏，综合以上一系列的问题，这就要求我们在土木工程中才一定的措施，比如在工程材料的使用上，以高强度混凝土、高性能混凝土和绿色混凝土为主要方向，这都将为土木工程材料的可持续发展创造条件。

2.土木工程设计阶段的可持续发展问题

土木工程项目一般可分为三个阶段，分别为初步设计、技术设计和施工图设计。初步设计阶段主要是针对土木工程进行论证、选址、规划等；技术设计阶段主要是协调编制土木工程有关的图纸、预算、说明文件等；施工图设计阶段，主要是确定土木工程的尺寸、材料、结构、构造、设备等据此施工的图纸、说明书、计算书和预算。

每个阶段都可能涉及到可持续发展的问题，初步设计如何根据项目需要进行全名的调查和研究，在有限的预算范围做好规划，最终确定设计方案；技术设计协调各个工种之间的关系，协调编制项目所需个各类文件；施工图设计需要我们及时对现有的规范进行修订，并针对问题进行及时修改与补证。

3.土木工程施工阶段的可持续发展问题

施工准备工作和进行工程施工构成施工阶段的主要内容。在施工过程中，生态环境不同程度地会受到破坏，同时，也不能轻视工程施工人员的不规范或是失误所造成的事故发生。为了防止这些现象的出现，可针对项目生态环境进行各种负面的设想，加强施工人员的操作规范，降低事故发生的概率。

4.土木工程使用与拆除阶段的可持续发展问题

土木工程使用与拆除过程中，能源的消耗、资源的利用、粉尘和噪声、对周围环境都会产生巨大影响，因此，在这个过程中如何把使用效力最大化，拆除过损害最小化，对土木工程可持续发展战略有着深远的意义。

四、土木工程可持续发展的目的和意义

(1)研究土木工程材料的可持续发展问题，加强土木工程绿色化、增加高性能材料的使用，这样将对人类的生存和发展起到有利影响。

(2)研究土木工程设计阶段的可持续发展问题，对今后的设计工作有着重大的指导作用。会使我们在项目建筑过程中采用更好的环保材料、更注重统筹工作。

(3)研究土木工程施工阶段的可持续发展，可以指导施工过程尽量减少对生态环境的破坏、运用科学的管理方法管理整个施工工作。

(4)研究土木工程使用及拆除阶段的可持续发展，可以指导工程的维护和修缮工作，营造出“绿色工程”形象。

参考文献：

[1]牛文元.可持续发展导论[M].北京：科学出版社，1997

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【关键词】纤维复合材料（FRP）；土木工程；加固应用

土木工程学科的发展要依赖于性能优异的新材料新技术的应用和发展。FRP复合材料在土木工程结构加固工程中应用潜力很大。FRP材料具有轻质高强、抗腐蚀性强、耐腐蚀耐久性能好、自重轻、施工方便、热膨胀系数与混凝土相近、抗疲劳、节省材料、施工方便、维护成本低等优点。FRP材料的结构修复和形成新结构在土木工程中的研究与应用较多，结构修复包括维修、加固、更新等几个方面；形成新结构包括采用FRP材料形成新结构和FR材料与混凝土形成混合结构。在21世纪的结构加固领域，采用FRP材料加固的应用范围越来越广，主要应用于加固混凝土、梁、板、柱、砌体结构、钢结构等。土木工程中，各国政府对材料的安全性、耐久性、经济性是很重视的。

1FRP在结构加固中的研究现状

我国FRP材料的研究和应用与发达国家相比，技术水平还比较落后。但是目前，我国应用FRP材料已完成多项工程，其发展前景还是很广，近些年来，我国有更多的研究单位加人到FRP材料的研发中来，因此，我国的FRP研发的技术领域得到快速发展。它的发展也会带动市场材料的使用量，在土木工程领域中，FRP复合材料的应用在我国起步较晚，FRP材料队也土木工程建筑物来说，造价不能过高，FRP材料工程应用经验较少，造成FRP材料的应用比其他行业会滞后些,而工程师面对的FRP实践性问题也是关于这种材料加强结构的预期或先见效果，实践设计经验少，对FRP材料加固结构设计的标准和研究也很缺乏[1]。

从20世纪90年代早期,在FRP材料以使用于土木工程中,这是因为FRP材料自身具有轻质高强、抗腐蚀和耐疲劳等特点,从90年代开始,很多发达国家开始引用航天技术和补强技术中成熟的FRP复合材料,将它代替钢材,作为土木工程结构加固材料。与传统的加固方法相比,利用FRP复合材料加固节省了材料，并且缩短了施工工期,在土木工程的的应用上取得一定的经济效益。据资料统计,从早期到90年代末期，在国际上，已经有超过2000个大中工程采用用FRP复合材料，被用作于土木工程结构加固修补,建筑发达国家每年要生产数百万平方米的FRP复合材料，用作结构加固,在我国，现有的很多桥梁和建筑物建造较早,对于这些工程的承载要求在不断提高,但是，一些住宅的质量问题仍存在，其加固修补技术也就越来越高[2]。

2FRP材料的特点

FRP材料与普通钢材相比,FRP材料在工程结构应用中发挥了很大的优势，我们需要掌握并利用它的优点，FRP材料的比强度性能较高,利用它的轻质高强性能,可以减轻土木工程结构自重。在抗震工程中，可以减小地震作用，在桥梁工程中,使用FRP结构作为上部结构，可以增加桥梁的极限跨度；FRP材料的抗拉强度较高,其抗拉强度类似于高强钢材的强度,在达到抗拉强度之前,几乎不会产生塑性变形；FRP材料抗剪强度也较低，基本上在其抗拉强度的10%左右；FPR材料弹性模量小，其弹性模量约为普通钢材的25%～70%；FPR材料有良好的耐腐蚀性和耐久性,在酸、碱和潮湿的环境中，FPR材料可以长期使用,大大提高了结构的使用寿命；另外，FRP材料密度是钢材的25%左右，具有自重轻的特点,便于工程施工[3]。

3FRP材料在结构加固中应用

在土木工程结构加固中,新型FRP材料还有很多优点，例如节省人工，因为这种材料不需笨重的机械设备；施工便利，因为它不受施工场地大小的限制；还有工期短、加固综合费用低等优点[4]。

FRP材料在梁的加固中的应用，FRP材料加固梁是将混凝土表面进行打磨、修补的处理，在进行整平、清灰等等过程，确保混凝土粘贴面处理平整干净后，再用粘结材料将FRP复合材料粘贴到梁的受拉表面。在实际加固工程研究中，由于非预应力FRP板具有施工便捷，不需使用任何特殊设备且工期较短，所以这种材料的应用范围很广。FRP材料在柱的加固中的应用，在使用FRP材料对钢筋混凝土柱进行加固修复时，先将FRP纤维沿柱子环向缠绕，使用环氧树脂将FRP材料与旧的混凝土相粘接上，保证FR材料P和混凝土有效粘接。FRP材料对砌体结构的加固应用，很多砌体结构由于设计基准期的接近、结构设计和抗震标准的提高及对建筑物的安全性、实用性和耐久性的要求的提高等原因，砌体结构就更需要维修加固，我国采用FRP材料新型技术对砌体结构进行加固，弥补了传统砌体结构补强方法的缺点，FRP材料加固砌体结构，可以提高抗震性能，它约束墙体而阻止了裂缝，从而改善了整体结构的受力状态，避免了整体结构的突然破坏[5]。FRP材料在土木工程结构加固中的应用很广泛，可用于民用建筑、桥梁及工业厂房的钢筋混凝土建筑物，另外还有烟囱、水塔、地铁、隧道、等建筑物和工程中中都有所应用[6]。

随着经济高速发展和科技的进步，FRP复合材料是一种新型的结构建筑材料，其技术具有发展潜力，FRP复合材料作为传统建材的一个重要补充，它在某些方面不能取代传统的建筑材料。FRP复合材料加固法有明显的优势,具有良好的经济效益,在结构工程中将得到广泛的应用。FRP复合材料技术的研究与开发，推动了现代土木工程的技术进步，它将有越来越广阔的应用前景。

参考文献：

[1]YeLP,LuXZ,ChenJF.DesignproposalfordebondingstrengthsofFRPstrengthenedRCbeamsintheChinesedesigncode[C]//ProceedingsofInternationalSymposiumonBondBehaviorofFRPinStructure.HongKong,2005:45-54.

[2]任慧韬.纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究[D].大连:大连理工大学土木工程学院,2003.

[3]CEB-FIP.ExternallybondedFRPreinforcementforRCstructure,TechnicalreportonthedesignanduseofexternallybondedfiberreinforcedpolymerreinforcementforreinforcedconcretestructurepreparedbyaworkingpartyoftheTaskGroup9.3FRPreinforcementforconcretestructure[S].

[4]吴智深.FRP复合材料在基础工程设施的增强和加固方面的现状与发展[A].中国纤维增强塑料(FRP)混凝土结构学术交流会论文集[C].2000.5-20.

材料与土木工程论文范文篇3

关键词：土木工程；发展现状；发展趋势

中图分类号：K82文献标识码：A

1土木工程发展的重要意义

土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。城市的高楼大厦拔地而起，各种桥梁、水利工程、四通八达的公路贯穿各个省市。土木工程是保证人类居住和交通的支柱产业，完善土木工程的建设和发展，实现经济、社会、环境统一协调发展，成为目前土木工程的关注热点。人类为了争取生存，为了争取舒适的生存环境，预计土木工程必将有重大的发展。

2土木工程的发展现状

了解土木工程的发展现状对其未来发展有着重要的意义。本章节在经过笔者多年来的施工经验中得出些结论，并形成了文字，具体如下。

2.1土木工程理论的发展

土木工程的发展包括两个部分，即土木工程理论和土木工程设计，理论是基础、设计是理论的体现，只有建立坚实的理论基础，才能让土木工程设计得到最大的进步。土木工程理论包括力学、统计学、计算机等学科，需要对每个学科综合加固，切实保证理论基础的可靠性。计算机技术的发展也给土木工程带来了极大的飞跃，针对建筑、道路、铁路、桥梁、隧道等专业开发了相应的计算软件，这给土木工程的设计带来了很大的突破。随着信息化进程的加快，土木工程发展的信息交流得到了很好的进步，对于国家各个建设项目、甚至国际项目的优势理论都可以与同行进行交流学习。

2.2土木工程设计的发展

土木工程设计和规划改变了凭借经验设计的惯例，趋利避害地全面考虑土木工程的安全、环境、经济等所有因素。随着新材料、新结构、新工艺、新施工方法的出现，人类更有可能从事更大规模的土木工程修建，高层建筑不仅在数量上越来越多，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。土木工程设计是建立在坚实的理论基础上的，随着对土建项目要求的增长，土木工程设计也更加向更复杂的方向发展，只有把握好新技术、新优势才能把土木工程设计想更加完善的方向发展。目前，土木工程设计发展取得了一定的成绩，在形式、受力等方面取得了进步。

2.3土木工程施工的发展

土木工程施工的发展体现在施工材料、施工设备和施工工艺三个方面。施工材料出现了复合材料高强钢材等全新建筑材料，如碳纤维、玻璃纤维增强塑料、双层中空玻璃、镁合金、镀膜玻璃、铝合金、各种节能混凝土等，新型材料在工业和民用建筑中得到广泛使用，为复杂大型土木工程提供了重要物质基础。工程实施的设备、工具不断地向自动化、机械化、科学化发展，使得大规模复杂的土木工程不断发展并得以实现，推进了土木工程的科学快速发展。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，也为地下空间开发提供了宝贵的经验。

总之，我国土木工程的设计、施工和理论研究方面取得了很大的进步，但是与发达国家还是有一定的差距。未来土木工程不仅要加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究，更要加强土木工程理论和技术的融合与渗透，实现土木工程的更大突破。

3土木工程的发展趋势

前文根据笔者的实际经验，已经阐述了土木工程的发展现状。经过论证得出，土木工程理论的发展，土木工程设计的发展及土木工程施工的发展三者是息息相关的，互补关系，在具体施工中起到非常重要的作用，并不断得到施工人员的喜爱。

3.1向信息化趋势发展

加快信息化建设并带动工业化，这是我们的国家提出的新时代的奋斗目标。信息化建设是利用计算机技术、网络通信技术、智能信息处理技术、自动化控制技术等进行改造。通过信息化建设，使传统控制方式下一些较难实现的高难度项目成为可能，信息化技术将全面革新设计技术和施工技术，在土木工程界已发挥了巨大的作用。以数字化信息处理技术的网络通信技术为背景的技术服务系统，工程设计的传统过渡到基于网络的并行设计和协同控制，解决这一复杂设计系统的管理与协调需要协同技术。信息化的社会背景为只能建筑的兴起提供了更为广阔的空间，对信息资源和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，使人们获得投资合理，都将被纳入计算机辅助施工技术系统之中。

3.2向虚拟现实技术发展

沟通的虚拟现实技术在土木工程提供了一种新观点和方法，结合计算机技术、传感器技术、网络技术和多媒体技术等高新技术的综合。虚拟技术是一种新的人机交互技术，让人仿佛置身在现实世界中，一方面，将广泛应用于工程项目招标投标、施工过程和方法可以很好的进行清算，其计算在结构设计和施工过程仿真、复杂的计算过程更有其独特的优势。但环境模拟技术及相应的实验设备是目前瓶颈耐久性土木工程研究。通过实现虚拟技术来解决这些问题是一个最可能的是未来的发展方向。这种方法受到信息接收者经验的限制，使得使用这种方法交流起来比较困难。虚拟技术是一种新的人机交互技术，可以将施工过程和方法很好的变现出来，通过虚拟技术的实现来解决这些问题是未来最可能的发展方向之一。

3.3向超大型土木工程方向发展

在21世纪，随着新材料、新结构、新技术的出现，新的施工方法将更大规模土木工程建设、实现新突破。近年来，随着大规模生产优质水泥、纤维和玻璃纤维混凝土和聚合物浸渍混凝土混凝土发达，带来了土木工程结构，新开发的设计理论和施工技术等。碳纤维的应用研究，土木工程领域中的另一个重大突破。如何合理使用高强度钢也是一个重要的研究课题，和其他高性能混凝土复合材料也将朝着轻、强、良好的韧性和使用性能方面的开发，既从数量的高层建筑钢结构和用法的高性能材料需要进一步增加。

3.4向地下、太空、沙漠、海洋空间发展

空间资源越来越紧张，开发地下、太空、沙漠和海洋空间是解决当前空间和土地资源紧张的一个有效途径。为了综合利用地下空间资源，地下空间开发逐步向深层发展，在地下空间开发中的应用将加强。美籍华裔林铜柱博士就提出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将有可能向太空发展。世界未来学会对下世纪初设想将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲，研究开发使用沙漠地区太阳淡化海水的经济上是可行的方案。许多国家将建筑空间向海洋拓宽，船上设有小型喷气式飞机的跑道、医院、旅馆、超市、饭店、理发店和娱乐场等。

结语

综上所对土木工程发展的重要意义，土木工程的发展现状及未来趋势所述，土木工程行业是我国的支柱产业，影响我国基本建设的行业，高新技术对土木工程这一传统专业的改造及影响。因而我们对土木工程的研究和实践也更加重视。

笔者认为，随着国民经济的发展，土木工程行业是我国的支柱产业，影响我国基本建设的行业，高新技术对土木工程这一传统专业的改造及影响。如何顺应这一科技革命与创新的潮流，并研发新工艺、新技术、新型材料是未来土木工程发展的必然趋势。我国土木工程的设计、施工和理论研究方面取得了很大的进步，但是与发达国家还是有一定的差距。未来土木工程不仅要加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究，更要加强土木工程理论和技术的融合与渗透，实现土木工程的更大突破。

参考文献

[1]任秋荣，叶龙，李向召.土木工程发展现状及趋势[J].制造业自动化，2011（12）：150-152.

[2]李青柱.土木工程发展现状及未来趋势浅析[J].民营科技，2012（06）：181.

[3]薛扬欣.土木工程发展现状与趋势探讨[J].山西建筑，2012（27）：277-278.

[4]祝彩霞，刘慧.浅析土木工程的发展现状与发展趋势[J].中国高新技术企业，2007（15）：164.

[5]华力军.土木工程发展的现状及其发展趋势[J].中国高新技术企业，2008（12）：236.

[6]江见鲸，江波.土木工程发展展望[A].天津大学建筑工程学院.庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C].天津大学建筑工程学院：2001（04）.

[7]赵永旗，王婷灏.土木工程的现状与未来发展方向[J].科技致富向导，2011（26）.