材料与土木工程

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1、.《材料与土木工程》摘要：土木工程是个庞大的学科，但最主要的是建筑和桥梁。土木工程作为最古老的工程之一，既有着悠久的发展史，又有着美好的未来。材料作为土木工程的物质基础，在工程建设中有着举足轻重的作用。从古代的泥土砖瓦，到近代的钢材混凝土，直到现代的高分子材料的初步应用，材料的发展是土木工程发展的风向标。可以这么说，是材料的发展带动了土木工程的发展。关键词：土木工程建筑桥梁材料土木工程是一种与人们的衣、食、住、行有着密切关系的工程。其中与“住”的关系是直接的。因为，要解决“住”的问题必须建造各种类型的建筑物。而解决“行、食、衣”的问题既有直接的一面，也有间接的一面。要“行”

2、，必须建造铁路、道路、桥梁；要“食”，必须打井取水、兴修水利、进行农田灌溉、城市供水排水等，这是直接关系。而间接关系则不论做什么，制造汽车、轮船也好，纺纱、织布、制衣也好，乃至生产钢铁、发射卫星、开展科学研究活动都离不开建造各种建筑物、构筑物和修建各种工程设施。高楼、厂房、道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等土木工程都是用各种材料按一定的要求建造而成的，土木工程中所使用的各种材料都成为土木工程材料。它们直接影响建筑物或构筑物的性能、功能、使用年限和经济成本，从而影响人类生活空间的安全性和舒适性。..早在上古时代，人类就野处穴居，新石器时代后期仰韶文化遗址中已发现用木骨泥墙构

3、成的居室，到公元前20世纪，已发现有夯土的城墙，商代时已逐渐采用粘土做成的版筑墙，西周时期已有烧制的瓦，战国墓葬中发现有烧制的大尺寸空心砖，这些都是土木工程的雏形。随着文明的不断进步，土木工程材料也在不断的更新、发展，各种桥梁，水利工程建筑应运而生。土木工程材料的发展大致可以分为三个阶段：早期土木工程材料，近代土木工程材料，现代土木工程材料。一.早期土木工程材料：1.木材：木材是人类使用最早的土木工程材料之一，具有轻质高强、耐冲击、弹性和韧性好，导热性低，纹理羌观、装饰性好等特点。但存在各向异性，可能受含水率和天然疵病的影响较大，易燃、易虫蛀等缺点。木材易于加工，并且通过加

4、工处理．远可以克服或减轻各向异性、含水率和天然疵病等对性能的不良影响。因此，木材在古建筑及现代建筑中都得到了极为广泛的应用。公元前55年，恺撒曾因行军需要在莱茵河上修建一座长达300多米的木排架桥。日本岩国市至今保存的5孔锦带木拱桥，跨度为27.5米，始建于1673年，其图样来自中国。我国关于木桥梁最早文献记载见于公元前13世纪，但均不详细。《水经注》记有春秋时晋国公平年间（公元前556～前532年）曾在汾水上建木梁木柱桥。在宋代名画《清明上河图》上绘有宋代汴京(今河南开封)的虹桥，其承重结构实际由两套多铰木拱各若干片相间排列，配以横木，以篾索扎成。..2.石材：天然石是最

5、古老的土木工程材料之一，由于天然石有很高的抗压强度，良好的耐磨性和耐久性；资源分布广泛，蕴藏量及其丰富，便于就地取材，生产成本低等优点。是土木工程中修筑城垣，桥梁，房屋，道路和水利工程的主要材料。例如古埃及的金字塔和中国的赵洲桥以及古长城等。纵观世界乃至我国建筑历史及其成就，几乎无不基于石而立的建筑，石在土木工程材料中可以算是基本的材料但是却相当的重要，不管是在抗洪抗震等方面还是在美观美学等方面。罗马时代的石拱桥，拱圈呈半圆形，拱石经过细凿,砌缝不用砂浆。西班牙境内有一座6孔石拱桥，建成于公元98年，桥墩建在岩石上，至今完好。二.近代土木工程材料：1.混凝土是近代最主要的土

6、木工程材料之一，它是有胶结材料，骨料和水按一定的比例配制，经搅拌振捣成型，在一定情况下养护成型的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单等特点，因而使用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高耐久性好，强度等级范围宽等优点。按材料可分为水泥混凝土，沥青混凝土，石膏混凝土及聚合物混凝土等。为了克服混凝土抗压强度低的缺陷，将混凝土与其他材料复合出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土等。在桥梁方面由于钢筋结构特征适于混凝土的受拉..特性，在20世纪中在施工工艺上又摆脱了膺架法的桎梏，发展了悬吊安装、平转、竖转、浮运以及刚性骨架等手段后，使钢筋混凝土拱桥的跨度

7、由世纪初的100m发展到万县长江大桥的420m。这也是一项重大的发展。在预应力混凝土桥梁方面，直到20世纪末已超过300m大关。值得我们关注的是钢管混凝土桥的发展。1940年前苏联已开始研究采用这种复合型构件组成的桥梁，尤其是拱桥，并有了一定成就。钢管混凝土构件在受压及小偏心受压条件下由于钢管的套箍作用有很多优点，同时在施工上可以先完成钢结构体系，然后在结构中逐步填充混凝土，简化了施工工艺，所以，最近20年来这种结构在我国有了长足的发展。到20世纪末已完成的钢管混凝土桥跨度达273m。三.现代土木工程材料：1.绿色