现代土木工程概论-土木工程概论

第二次世界大战之后，许多国家经济起飞，现代科学技术迅速发展，从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段，开始了以现代科学技术为后盾的土木工程新时代。现代土木工程有如下的特点。

1.土木工程功能化

土木工程功能化，即土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合，主要表现在以下三方面。

（1）公共和住宅建筑物要求建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备结合成整体。

（2）工业建筑物往往要求恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防辐射、防火、防爆、防磁、除尘、耐高（低）温、耐高（低）湿，并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。

（3）发展高科技和新技术对土木工程提出高标准要求。例如，发展核工业需要建造安全度极高的核反应堆和核电站；研究微观世界需要建造技术要求极高的加速器工程；发展海洋采、炼、贮油事业要求建造多功能的海洋工程，如海上采油平台（见图1-24）、海上炼油厂、海底油库等。

图1-24　海上采油平台

2.城市建设立体化

20世纪中期以来，城市建设有以下三个趋向。

（1）高层建筑的大量兴起

由于城市人口大量集聚，密度猛增，造成城市用房紧张、地价昂贵，这迫使建筑物向空间发展，不少国家的高层建筑几乎占整座城市建筑面积的30%～40%。美国的高层建筑数量最多，高度在160～200m的建筑就有100多幢。20多年来，中国、马来西亚、新加坡、韩国等东南亚国家的高层建筑得到很大的发展。目前，世界最高的钢筋混凝土结构建筑为450m高的马来西亚石油双塔大厦；最高的钢混组合结构为828m高的迪拜哈利法塔（见图1-25）。

（2）地下工程的高速发展

地下工程，如地下铁道（见图1-26）、地下商业街、地下停车库、地下体育馆、地下影剧院、地下工业厂房、地下仓库等，发展迅速，在有些城市已经形成规模宏大的地下建筑群。

图1-25　迪拜哈利法塔

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图1-26　地下铁道

（3）城市高架公路、立交桥大量涌现

例如，北京从1974年开始建造第一座全互通式立交桥起，仅至1996年就建成各种形式和不同类型的道路立交桥160余座。它们的修建，不仅缓解了城市交通的拥挤、堵塞现象，而且为城市建设的面貌增添了风采（见图1-27）。

图1-27　立交桥

3.交通运输高速化

交通运输高速化的标志有以下几个。

（1）高速公路的大规模修建

据不完全统计，21世纪初全世界有60多个国家和地区拥有高速公路，总长约1.7×105km，其中有近20个国家和地区拥有1000km以上，如美国约8.4×104km，德国约9×103km。我国2016年年底时高速公路通车里程已达12.45×104km，成为世界第一高速公路大国。高速公路已在一定程度上取代了铁路的职能。

（2）铁路电气化的形成和大量发展

1964年10月，日本东京至大阪的“新干线”行车速度达到210km/h，为普通铁路列车行车时速的3倍。1981年，法国巴黎到里昂的高速铁路运行时速高达270km/h，把高速铁路的发展推向新阶段。1983年，德国建设了一条长32km的磁悬浮列车试验线，行驶速度达412km/h。我国高速铁路起步于2005年，2010年开通的京沪高速铁路设计速度300km/h，全长1318km，投资2000多亿元，是目前世界上一次建成的最长的高速铁路（见图1-28）。2017年年底，全国铁路营业里程12.7×104km，其中高铁2.5×104km，占世界高铁总量的66.3%，铁路电气化率、复线率分别居世界第一和第二。

图1-28　和谐号列车

（3）长距离海底隧道的出现

日本的青函海底隧道越过津轻海峡，连接本州（青森）与北海道（函馆），长53.85km，是世界上最长的海底铁路隧道。它埋深100m，海水深度为140m。英法之间的英吉利海峡隧道于1990年贯通，它长50.5km，最浅处埋深45m，海水深度60m。上海黄浦江打浦路隧道是我国第一条水底隧道，于1970年建成通车，全长2.76km。