土木工程概论认识实习报告文档格式.docx

1、法国P.-M.-J.特雷萨盖、英国T.特尔福德和J.L.马克当等工程师提出新的路面结构理论和实践，奠定了现代道路工程的基础。18831885年德国G.W.戴姆勒、C.F.本茨发明了汽车，开创了以汽车交通为主的现代道路工程的新时代。19311942年德国建成高速公路网，为汽车交通提供了安全、迅速、经济、舒适的行车条件。 道路工程包括以下内容 ：道路网规划、路线勘测设计、路基工程、路面工程、道路排水工程、桥涵工程、隧道工程、附属设施和养护工程等。道路网规划是根据交通量大小，按道路功能分类，分别主次，合理规划，组成系统，保证交通运输。道路网分城市道路网和公路网。路线勘测设计是根据国家制定的分级管理和

2、技术标准选定技术经济最优化的路线，对道路的平面、纵断面、横断面进行综合设计，力争平面短捷舒顺，纵坡平缓均匀，横断面稳定经济，以求保证设计车速。道路工程中每一分项工程的大小、繁简，取决于当地的地形、地质、水文等条件以及道路服务范围和在国家道路网中所处的地位和作用；应精心设计路基、路面、桥涵、隧道、排水等工程，依据技术规范，在保证质量的前提下，降低施工、养护、运营和交通管理等费用。铁道工程世界铁路的发展已有100多年的历史，第一条完全用于客货运输而且有特定时间行驶列车的铁路，是1830年通车的英国利物浦与曼彻斯特铁路，这条铁路全长为35英里。此后，铁路主要是依靠牵引动力的发展而发展。牵引机车从最初

3、的蒸汽机车发展成内燃机车、电力机车。运行速度也随着牵引动力的发展而加快。20世纪60年代开始出现了高速铁路，速度从120km/h提高到450km/h左右，以后又打破了传统的轮轨相互接触的粘着铁路，发展了轮轨相互脱离的磁悬浮铁路。而后者的试验运行速度，已经达到500km/h以上。一些发达国家和发展中国家的大城市已经把建设磁悬浮铁路列入计划。我国的铁路事业，从1876年英国商人在上海修建淞沪铁路开始，已发展到延伸祖国东南西北的全国铁路网。从上海浦东国际机场至龙阳路地铁站的磁悬浮铁路也将兴建，这标志着我国铁路建设已逐步迈上国际先进水平。城市轻轨与地下铁道已是各国发展城市公共交通的重要手段之一。自北京

4、出现了我国第一条地下铁路以后，上海、天津、广州、南京等地已将发展地铁作为解决城市公共交通的重要措施之一。上海于2000年12月还顺利建成了我国第一条轻轨铁路明珠线，它将我国的城市交通发展推向一个新的阶段。铁路工程涉及到选线设计和路基工程两大部分。下面就以上两部分内容作一简单介绍。铁路选线设计是整个铁路工程设计中一项关系全局的总体性工作。选线设计的主要工作内容有:1根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向（即方向），选定铁路的主要技术标准。在城市里，则根据地区的商业或工业发展等情况，来规划线路的走向。2根据沿线的地形、地质、水文等

5、自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置。3研究布置线路上的各种建筑物，如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡墙等，并确定其类型和大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理。线路空间位置的设计是线路平面与纵断面设计。目的在于保证行车安全和平顺前提下，适当地考虑工程投资和运营费用关系的平衡。行车安全和平顺是指：行车工程中不脱钩、不断钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客舒适等。一般这些要求编入在设计规范之中，设计时，必须遵守。 铁路线路平面是指铁路中心线在水平面上的投影，它由直线段和曲线段组成。线路平面设计的基本要求为：（1） 为了节省工程费用与运营成本，一般力求缩短线路长度；（2） 为了

6、保证行车安全与平顺，应尽量采用较长直线段和较大的圆曲线半径。线路平面的最小半径受到铁路等级、行车速度和地形等条件的限制；（3） 为列车平顺地从直线段驶入曲线段，一般在圆曲线的起点和终点处设置缓和曲线。缓和曲线的目的是使车辆的离心力缓慢增加，利于行车平稳，同时使得外轨超高，以增加向心力，使其与离心力的增加相配合。铁路纵断面是指铁路中心线在立面上的投影，是由坡段及连接相邻坡段的竖曲线组成。而坡段的特征用坡段长度和坡度值表示。铁路定线就是在地形图上或地面上选定线路的走向，并确定线路的空间位置。通过定线，决定各有关设备与建筑物的分布和类型。这些设备与铁路工程的耗费直接有关，是一项综合工程。它一般要考虑

7、以下因素：（1） 设计线路的意义和与行政区其它建设的配合关系；（2） 设计线路的经济效益和运量要求；（3） 设计线路所处的自然条件；（4） 设计线路主要技术标准和施工条件等。铁路定线的基本方法有套线、眼镜线和螺旋线等。铁路的定线受到自然条件的限制，如：河谷地区、越岭地区、不良地质地区等。下图显示了几种铁路定线例子。铁路路基是承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构，是轨道的基础，是保证列车运行的重要建筑物。路基是一种土石结构，处于各种地形地貌、地质、水文和气候环境中，有时还遭受各种灾害，如洪水、泥石流、崩塌、地震等。路基设计一般需要考虑如下问题：路基示意图1 横断面指垂直于线路中心线的路基。形式

8、有：路堤、半路堤、路堑、半路堑、不填不挖等，见右图所示。路基由路基体和附属设施两部分组成。路基面、路肩和路基边坡构成路基体。路基附属设施是为了保证路肩强度和稳定，所设置的排水设施、防护设施与加固设施等，排水设施有排水沟等，防护设施如种草种树等，加固设施有挡土墙、扶壁支挡结构等。2路肩稳定性是指路基受到列车地态作用及各种自然力影响所出现的道渣陷槽、翻浆冒泥和路基剪切滑动与挤起等。需要从以下的影响因素上去考虑：路基的平面位置和形状；轨道类型及其上的动态作用；路基体所处的工程地质条件；各种自然营力的作用等。设计中必须对路基的稳定性进行验算。路堑示意图桥梁工程桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定

9、等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主，载重不大，桥面纵坡可以较陡，甚至可以铺设台阶。在有重载马车之后，载重量逐步加大，桥面纵坡也必须使之平缓。这时的桥梁材料仍以木、石为主，铸铁和锻铁很少使用。自从有了铁路以后，桥梁所承受的载重逐倍增加，线路的坡度和曲线标准要求又高，且需要建成铁路网以增大经济效益，因此，为要跨越更大更深的江河、峡谷，迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料，显然不合要求，而钢材的大量生产正好满足这一要求。在技术方面，只是凭经验修桥，曾使19世纪8090年代的许

10、多铁路桥发生重大事故；从这时起，正在发展中的结构力学理论得到了重视，而在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后，桥梁因强度不足而造成的事故显然大为减少。二十世纪以来，公路交通有很大发展。在内陆，需要在更多的河流、峡谷之上建桥。在城市中，以及在各种交通线路相交处，需要建造立交桥。在沿海，既需在大船通航的河口、海湾、海峡修建特大跨度桥梁，又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。桥梁需要大量修建，而人力、物力、财力有限；于是，不断提高技术水平，引用新材料、新工艺、新桥式，对结构行为进行更精确的数值分析，采用更精确的结构试验进行验证，以使桥梁建设的经济效益不断提高，已成为时代的要求。桥梁工程学主要研究桥渡设

11、计，包括选择桥址，决定桥梁孔径，考虑通航和线路要求以确定桥面高程，考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度，设计导流建筑物等；桥式方案设计；桥梁结构设计；桥梁施工；桥梁检定；桥梁试验；桥梁养护等方面。在建桥材料方面，以高强、轻质、低成本为选择的主要依据，近期仍以发展传统的钢材和混凝土为主，提高其强度和耐久性。对于建筑钢材的脆断机理、初始几何缺陷等，以及混凝土材料的非弹性问题（收缩徐变以及疲劳等），将继续作充分的研究，使能正确控制结构的受力和变形。至于碳纤维塑料等在桥梁上的广泛应用，还必须在降低成本以后才有可能。在桥梁勘察设计方面，随着交通事业的迅速发展，大跨度或复杂的桥型将不断涌现。高速公路的

12、发展，对桥梁设计亦将提出新的要求。在桥式方案设计中，将有可能利用结构优化设计理论，借助电子计算机选出最佳方案。在结构设计计算中，采用空间理论来分析桥梁整体受力已成为可能；以概率统计理论为基础的极限状态设计理论，将进一步反映在桥涵设计规范中，使桥梁设计的安全度得到科学合理的保证。桥梁美学作为时代、民族的文化在某些方面的反映，将愈来愈受到人们的重视：桥梁的面貌将蔚为大观。在桥梁施工方面，对施工组织将充分利用电子计算机进行经济有效的管理。在施工技术中，将不断引用新技术和高效率、高功能的机具设备，借以提高质量、缩短工期、降低造价。如采用激光测量控制结构的精确定位；引用自升式水上平台克服深水基础的困难；

13、利用遥控设备在沉井、沉箱中挖基，以减少劳动强度并避免人身危险；利用高质量的焊接技术，借能推广工地焊接等，此外，装配式桥梁也将有所发展，以使结构和构件标准化，生产工业化。在桥梁养护维修方面，要求对既有桥梁建立完善的技术档案管理制度。在桥梁维修检查中，引用新型精密的测量仪表，如用声测法对结构材料的缺陷以及弹性模量进行测定；用手携式金相摄影仪检查钢材的晶体结构俾能及早进行加固防患于末然，以便延长桥梁的使用寿命。桥梁工程始终是在生产发展与各类科学技术进步的综合影响下，遵循适用、安全、经济与美观的原则，不断的向前发展。地下工程在地面以下土层或岩体中修建各种类型的地下建筑物或结构的工程，可称为地下工程。它

14、包括交通运输方面的地下铁道、公路隧道、地下停车场、过街或穿越障碍的各种地下通道等；军事方面和野战工事、地下指挥所、通讯枢纽、掩蔽所、军火库等；工业与民用方面的各种地下车间、电站、各种储存库房、商店、人防与市政地下工程，以及文化、体育、娱乐与生活等方面的联合建筑体等等。在前面隧道工程中亦有把地下空间的利用纳入隧道概念的提法，本节所介绍的地下工程，是指除了作为地下通路的隧道和矿井等地下构筑物外的地下工程。地下电站地下水力、核能、火力发电站和压缩空气站，均属于动力类地下厂房。无论在平时或战时，都是国民经济的核心部门。一、地下水电站地下水电站可以划分为两种主要类型，即利用江河水源的地下水力发电站和循环

15、使用地下水的抽水蓄能水电站。地下水电站可以充分利用地形、地势、尤其在山谷狭窄地带，在地下建站、布置发电机组，十分经济有效。电站建于地下，可获得更大水力压头，并且在枯水季节，水位较低时也能发电。一般水电站的压力隧道，选建于坚硬、完整的岩石中，可简化衬砌结构。地下水电站，在我国的东北和西南地区建设较多。地下水电站包括地上和地下一系列建筑物和构筑物，可概括为水坝和电站两大部分。水坝属于大型水工建筑，电站主要包括主厂房、副厂房、变配电间和开关站等。左图为一个典型的地下水电站布置。二、地下抽水蓄能水电站地下抽水蓄能水电站，有时也称地下扬水水电站。这种水电站通常设于千米左右的地下深处，具有地上、地下两个水

16、库。供电时，水由地上水库、经水轮发电机发电后流入地下水库；供电低峰时，用多余的电力反过来将地下水库的水抽回原地面水库，以便循环使用。深部电站和地下蓄水水库的建设，施工比较困难，而且造价高。但是由于蓄能电站在电力负荷高峰时供电，低峰时抽水，对解决电网负荷不均问题十分有利。同时其耗水量少，且又不受水库容量变化的影响、生产平稳、成本低、不占土地、不污染环境，因此在水力资源丰富、工业发达的国家得到应用和发展。三、原子能发电站地下原子能发电站有半地下式和完全地下式两类，如图所示。半地下式原子能发电站，关键设备进入地下。地下原子能发电站的优点表现在：不需要宽阔的平坦地，在海岸和山区均可修建，选址容易；岩体

17、对地下放射物质有良好的遮蔽效果；耐震、并具有良好的防护性。通常，地下原子能发电站，除了需开凿发电大厅以装备发电机和原子炉之外，尚须开发一系列隧道，以作人员通行、物质运输等用。地下仓库由于地下环境对于许多物质的贮存有突出的优越性，地下环境的热稳定性、密闭性和地下建筑良好的防护性能，为在地下建造各种贮库提供了十分有利的条件。由于人口的增长、集中和都市化，世界各国都面临能源、粮食、水的供应和放射性以及其它废弃物的处理问题。目前各种类型的地下贮藏设施，在地下工程的建造总量中已占据很大的比重。在地下空间开发利用的贮能、节能方面，北欧、斯堪的纳维亚地区、美国、英国、法国和日本成效显著。一些能源短缺国家的专

18、家提出了建造地下燃料贮库为主的战略储备主张。日本清水公司连续建造了6座用连续墙施工的液化天然气库，其中有一直径64m、高40.5m，贮存量可供东京使用半个月的贮库。美国有2,000多口井处理酸碱废料，而且还将钠加工废料捣成浆状，注入深部底层以防污染。随着我国的经济发展也要求建造大量的地下液体燃料贮藏库。城市地下空间的开发利用，已经成为现代城市规划和建设的重要内容之一。一些大城市从建造地下街、地下商场、地下车库等建筑开始，逐渐发展为将地下商业街、地下停车场和地下铁道，管线设施等结为一体，形成与城市建设有机结合的多功能的地下综合体。因此，地下综合体可以考虑定义为建设沿三维空间发展的，地面地下连通的

19、，结合交通、商业贮存、娱乐、市政等多用途的大型公共地下建筑。地下综合体具有多重功能、空间重叠、设施综合的特点，与城市的发展应统筹规划、联合开发和同步建设。城市地下综合体一、地下街地下街是城市的一种地下通道，不论是连系各个建筑物的，或是独立修建的均可称之。其存在形式可以是独立实体或附属于某些建筑物。地下街在国土小、人口多的日本最为发达。东京八重州地下街，是日本最大的地下街之一。其长度约6km，面积6.8万m2，设有商店141个与51座大楼连通，每天活动人数超过300万人。地下街在我国的城市建设中起着多方面的积极作用，其具体表现为：1有效利用地下空间，改善城市交通。近年来我国地下街均建于大城市的十

20、字交叉口的人流车流繁忙地段，修建地下街实现了人车分流，改善了交通。2地下街与商业开发相结合，活跃市场，繁荣了城市经济。3改善城市环境，丰富了人民物质与文化生活。二、地下商场商业是现代城市的重要功能之一。我国的地下空间的开发和利用，在经历了一段以民防地下工程建设为主体的历程后，目前正逐步走向与城市的改造、更新相结合的道路。一大批中国式的大中型地下综合体、地下商场在一些城市建成，并发挥了重要的社会作用，取得良好的经济效益。三、地下停车场近年来我国若干大城市的停车问题已日益尖锐，大量道路路面被用于停车，加重了动态交通的混乱，对有组织的公共停车的需求已十分迫切。近几年在长沙、上海、沈阳等城市建造了几座

21、地面多层停车场，但由于规划不当和体制、管理等方面的原因，效果都不理想，综合效益较差。因此，鉴于我国城市用地十分紧张的情况，跨越过地面上大量建设多层停车场的发展阶段（国外在60年代曾经历过这一阶段），结合城市再开发和地下空间综合利用的规划设计，直接进入以发展地下公共停车设施为主的阶段，是合理和可行的。目前上海、北京、沈阳等大城市结合地下综合体的建设，正在建造和准备建造地下公共停车场，容量从几十辆到几百辆不等，这种发展方向目前已渐为人们所接受。岩土工程地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。土木工程中涉及岩石、土、地下水的部分称岩土工程岩土工程专业是土木工程的分支，是运用工程地质学、土力学、岩石力

22、学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。按照工程建设阶段划分，工作内容可以分为：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。区域性土分布和特性的研究经典土力学是建立在无结构强度理想的粘性土和无粘性土基础上的。但由于形成条件、形成年代、组成成分、应力历史不同，土的工程性质具有明显的区域性。周镜在黄文熙讲座1中详细分析了我国长江中下游两岸广泛分布的、矿物成分以云母和其它深色重矿物的风化碎片为主的片状砂的工程特性，比较了与福建石英质砂在变形特性、动静强度特性、抗液化性能方面的差异，指出片状砂有某些特殊工程性质。然而人们以往对砂的工程性质的了解，主要根据对石英质砂的

23、大量室内外试验结果。周镜院士指出：“众所周知，目前我国评价饱和砂液化势的原位测试方法，即标准贯入法和静力触探法，主要是依据石英质砂地层中的经验，特别是唐山地震中的经验。有的规程中用饱和砂的相对密度来评价它的液化势。显然这些准则都不宜简单地用于长江中下游的片状砂地层”。我国长江中下游两岸广泛分布的片状砂地层具有某些特殊工程性质，与标准石英砂的差异说明土具有明显的区域性，这一现象具有一定的普遍性。国内外岩土工程师们发现许多地区的饱和粘土的工程性质都有其不同的特性，如伦敦粘土、波士顿蓝粘土、曼谷粘土、Oslo粘土、Lela粘土、上海粘土、湛江粘土等。这些粘土虽有共性，但其个性对工程建设影响更为重要。

24、我国地域辽阔、岩土类别多、分布广。以土为例，软粘土、黄土、膨胀土、盐渍土、红粘土、有机质土等都有较大范围的分布。如我国软粘土广泛分布在天津、连云港、上海、杭州、宁波、温州、福州、湛江、广州、深圳、南京、武汉、昆明等地。人们已经发现上海粘土、湛江粘土和昆明粘土的工程性质存在较大差异。以往人们对岩土材料的共性、或者对某类土的共性比较重视，而对其个性深入系统的研究较少。对各类各地区域性土的工程性质，开展深入系统研究是岩土工程发展的方向。探明各地区域性土的分布也有许多工作要做。岩土工程师们应该明确只有掌握了所在地区土的工程特性才能更好地为经济建设服务。本构模型研究 在经典土力学中沉降计算将土体视为弹性

25、体，采用布西奈斯克公式求解附加应力，而稳定分析则将土体视为刚塑性体，采用极限平衡法分析。采用比较符合实际土体的应力-应变-强度（有时还包括时间）关系的本构模型可以将变形计算和稳定分析结合起来。自Roscoe与他的学生（19581963）创建剑桥模型至今，各国学者已发展了数百个本构模型，但得到工程界普遍认可的极少，严格地说尚没有。岩体的应力-应变关系则更为复杂。看来，企图建立能反映各类岩土的、适用于各类岩土工程的理想本构模型是困难的，或者说是不可能的。因为实际工程土的应力-应变关系是很复杂的，具有非线性、弹性、塑性、粘性、剪胀性、各向异性等等，同时，应力路径、强度发挥度、以及岩土的状态、组成、结

26、构、温度等均对其有影响。开展岩土的本构模型研究可以从两个方向努力：一是努力建立用于解决实际工程问题的实用模型；一是为了建立能进一步反映某些岩土体应力应变特性的理论模型。理论模型包括各类弹性模型、弹塑性模型、粘弹性模型、粘弹塑性模型、内时模型和损伤模型，以及结构性模型等。它们应能较好反映岩土的某种或几种变形特性，是建立工程实用模型的基础。工程实用模型应是为某地区岩土、某类岩土工程问题建立的本构模型，它应能反映这种情况下岩土体的主要性状。用它进行工程计算分析，可以获得工程建设所需精度的满意的分析结果。例如建立适用于基坑工程分析的上海粘土实用本构模型、适用于沉降分析的上海粘土实用本构模型，等等。不同

27、介质间相互作用及共同分析 李广信（1998）认为岩土工程不同介质间相互作用及共同作用分析研究可以分为三个层次：岩土材料微观层次的相互作用；土与复合土或土与加筋材料之间的相互作用；地基与建（构）筑物之间相互作用2。土体由固、液、气三相组成。其中固相是以颗粒形式的散体状态存在。固、液、气三相间相互作用对土的工程性质有很大的影响。土体应力应变关系的复杂性从根本上讲都与土颗粒相互作用有关。从颗粒间的微观作用入手研究土的本构关系是非常有意义的。通过土中固、液、气相相互作用研究还将促进非饱和土力学理论的发展，有助于进一步了解各类非饱和土的工程性质。与土体相比，岩体的结构有其特殊性。岩体是由不同规模、不同形

28、态、不同成因、不同方向和不同序次的结构面围限而成的结构体共同组成的综合体，岩体在工程性质上具有不连续性。岩体工程性质还具有各向异性和非均一性。结合岩体断裂力学和其它新理论、新方法的研究进展，开展影响工程岩体稳定性的结构面几何学效应和力学效应研究也是非常有意义的。当天然地基不能满足建（构）筑物对地基要求时，需要对天然地基进行处理形成人工地基。桩基础、复合地基和均质人工地基是常遇到的三种人工地基形式。研究桩体与土体、复合地基中增强体与土体之间的相互作用，对了解桩基础和复合地基的承载力和变形特性是非常有意义的。地基与建（构）筑物相互作用与共同分析已引起人们重视并取得一些成果，但将共同作用分析普遍应用

29、于工程设计，其差距还很大。大部分的工程设计中，地基与建筑物还是分开设计计算的。进一步开展地基与建（构）筑物共同作用分析有助于对真实工程性状的深入认识，提高工程设计水平。现代计算技术和计算机的发展为地基与建（构）筑物共同作用分析提供了良好的条件。目前迫切需要解决各类工程材料以及相互作用界面的实用本构模型，特别是界面间相互作用的合理模拟。岩土工程测试技术 岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用。理论分析、室内外测试和工程实践是岩土工程分析三个重要的方面。岩土工程中的许多理论是建立在试验基础上的，如Terzaghi的有效应力原理是建立在压缩试验中孔隙水压力的测试基础上的，Darcy定律是建立在渗透试验基础上的，剑桥模型是建立在正常固结粘土和微超固结粘土压缩试验和等向三轴压缩试验基础上的。测试技术也是保证岩土工程设计的合理性和保证施工质量的重要手段。岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总