《土木工程前沿学科》读书报告(2)

高层建筑最突出的是防火安全设计，各专业设计人员应严格遵守高层建筑设计防火规范的规定。

虽然高层建筑还存在着许多综合问题，但是高层建筑能够节约城市土地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设，这些优点已经逐渐得到公认。各国的大城市建设部门，都在不断地对已经出现的各种问题进行全面研究，采取改进措施。高层建筑是当代社会的大势所趋，所以，学好相关知识，才能为以后祖国的建设添一份自己的力量。

（二）现代大跨桥梁的设计与施工

顾名思义，跨度较大的桥梁即为大跨度桥梁；目前《桥规》规定：单跨跨径大于40m即为大桥，一般认为单跨跨径大于100m的桥梁即为大跨度桥梁；大跨径桥梁不仅是技术范畴的概念，也是历史发展的概念（随着技术进步，大跨径桥梁的门槛不断变化，如70年代，跨径大于50m即为大跨径桥）；大桥主要指规模大（长桥）、跨度大两种情况，因此，大桥不一定是大跨径桥。

综观大跨径桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。且大跨度桥梁正在向更长、更大、更柔的方向发展，并将新开发的材料应用在桥梁的建设上面，在第三部分，会有详细介绍。

（三）高铁工程的进展与关键技术

高速铁路一般是运行速度达200公里/小时以上的铁路，是由适合于高速运行的基础设施、固定设备、移动设备，完善且科学的安全保障系统和运输组织方法有机结合起来的庞大的系统工程，是当代高新技术的综合集成。如高铁技术可行、经济合理、社会效益良好、国力能够承受，就能够建设高铁。中国高速铁路网分骨干网、重要的区域网、大城市之间的城际高铁等三种类型。中国高建铁路的发展给经济带来了巨大的变化。

高铁作为一种低能耗高效益的运输方式，被很多国家接受，我国高铁建设出现高铁热现象是非常正常的现象。高铁建设对我国经济政治等方面产生的影响将是不可估量的。虽然高铁建设还存在一定的问题，但只要我们能正视这些问题，相信高铁建设能给我们带来很大的效益，坚持政府制定的大方向，高铁必将显示出它的巨大优势。

（四）近代隧道工程的现况与未来

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当前，我国正在大规模推进高质量的铁路建设，跨省的远距离的铁路施工正在全国范围内铺开。由于我国是一个地域辽阔，地形复杂的国家，其中山地、丘陵和高原面积约占国土总面积的60%多，铁路建设中遇到山岭和丘陵地区，采用隧道建设方案是最直接，也是最高效的穿行方案，可以有效地发挥缩短行车里程，提高线型标准、保障运营安全，保护生态环境等特点。

由于隧道建设是一项艰苦、危险性较高的工程，如何高效率得在保证施工安全前提下，提高隧道掘进的质量和速度，监控系统正在其中发挥越来越重要的作用。虽然视频监控是比较成熟的应用，但由于隧道是特殊路段，普遍存在挖进深度大、空间环境狭窄、光线变化大、视野不清的特点，所以比一般环境存在更大的潜在事故危险，尤其在大西铁路局这样隧道地形环境复杂的项目上，当发生火灾等紧急事件时，交通输导和救援工作与普通路段大不一样，而且二次事故产生的后果远比原发性事故严重得多，因此保障隧道内的安全建设和运营是管理部门最关注的问题，先进的无线监控系统将发挥重要的作用。

公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的灵活和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用。公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一，随着我国社会主义市场经济的发展，西部大开发战略的实施，高等级公路已从沿海地区向西南、西北山岭区延伸，公路隧道建筑规模也越来越大，原来的两车道隧道已远远不能满足日渐增长的行车要求，隧道规模越大技术也相应复杂，因此，与过去一般公路隧道在设计、施工和运营管理方面均有质的差别，这带给我们公路隧道建设者的是机遇也是挑战，是学习与提高的机会，同时它也挑战我们的观念、我们的技术和管理水平。面临这些挑战，我们要总结自己的经验，同时学习借鉴国外经验，在勘察设计、施工控制以及运营管理方面的能力更上一层楼。

（五）水利、水电工程的世界之最

毋庸置疑，三峡工程是世界最大的水电站，是防洪效益最大的水利枢纽。同时，三峡工程也是航运效益最显著的枢纽，是综合工程规模最大的工程。三峡工程的金属结构（无论是金属制作的总工程量，还是安装的工程总量）是世界之最 它的混凝土浇筑、截流流量等指标亦属世界之最。三峡水库淹没及移民安置难度也是世界之最。垂直升船机可将3000吨轮船垂直提升113米，属于世界规模最大、

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难度最高的升船机。它是世界泄洪能力最大的泄洪闸，也是世界上级数最多、总水头最高的内河船闸。

还记得初中时候，随着夏令营队伍去宜昌参观三峡大坝，那轰轰的泄洪声还在我耳边回荡，那宏伟高大的坝堤还在我眼前耸立着，我为我们国家建造了这样伟大的三峡工程而感到无比的骄傲和自豪。

（六）绿色材料与环境工程的发展

绿色材料是指在原料采取，产品制造使用和再循环利用以及废物处理等环节中与生态环境和谐共存并有利于人类健康的材料，它们要具备净化吸收功能和促进健康的功能。绿色材料是在1988年第一届国际材料会议上首次提出来的，并被定为下世纪人类要实现的目标材料之一。绿色材料包括循环材料净化材料绿色材料和绿色建材。

绿色材料指洁净的能源如太阳能，风能水能潮汐能及废热垃圾发电等的开发和利用的新能源材料。绿色建材是指有利于 环境保护的建筑材料。建筑材料中的墙体材料和水泥，其原料不源于我们赖以生存的土地，由此每年要破坏大量土地，另一方面建筑垃圾等的堆放也占用大量土地。绿色建材的标准是既要满足强度要求，又能最大限度地利用废弃物，并具有节能，净化功能及有利人类身心健康。

环境工程是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。环境工程同生物学中的生态学、医学中的环境卫生学和环境医学，以及环境物理学和环境化学有关。

迄今为止，人们对环境工程学这门学科还存在着不同的认识。有人认为，环境工程学是研究环境污染防治技术的原理和方法的学科，主要是研究对废气、废水、固体废物、噪声，以及对造成污染的放射性物质、热、电磁波等的防治技术；有人则认为环境工程学除研究污染防治技术外还应包括环境系统工程、环境影响评价、环境工程经济和环境监测技术等方面的研究。 我认为，尽管对环境工程学的研究内容有不同的看法，但是从环境工程学发展的现状来看，其基本内容主要有大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理和利用、环境污染综合防治、环境系统工程等几个方面。随着地球的资源慢慢枯竭，地球的自然环境日益恶劣，那么，保护环境、探索新型能源是刻不容缓的事情。大自然是我们每个

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人生存的必要条件，保护它就是保护我们自己。所以，研究绿色材料与环境工程，是当今的热门课题，更是前所未有的挑战。

第三部分 大跨度桥梁的发展趋势

综观大跨径桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。就中国来说，国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及琼州海峡工程。其中难度最大的有渤海湾跨海工程，海峡宽57公里，建成后将成为世界上最长的桥梁；琼州海峡跨海工程，海峡宽20公里，水深40米，海床以下130米深未见基岩，常年受到台风、海浪频繁袭击。此外，还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。在世界上，正在建设的著名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥（悬索桥，主跨1668米）、希腊里海安蒂雷翁桥（多跨斜拉桥，主跨286+3×560+286米）；已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥，主跨3300米悬索桥，其使用寿命均按200年标准设计，主塔高376米，桥面宽60米，主缆直径1.24米，估计造价45亿美元。在西班牙与摩洛哥之间，跨直布罗陀海峡也提出了一个修建大跨度悬索桥的方案，其中包含2个5000米的连续中跨及2个2000米的边跨，基础深度约300米。另一个方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉桥，其基础深度约300米，较高的一个塔高达1250米，较低的一个塔高达850米。这个方案需要高级复合材料才能修建，而不是当今桥梁用的钢和混凝土。未来，大跨度桥梁的发展趋势主要有以下几点： 1、大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展

研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下其结构的安全和稳定性，拟将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁，以增大特大跨度桥梁的刚度；采用以斜缆为主的空间网状承重体系；采用悬索加斜拉的混合体系；采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁，采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。 2、新材料的开发和应用

新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，研究超高强硅粉和聚合物混凝土、高强双相钢丝纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。

3、在设计阶段采用高度发展的计算机

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计算机作为辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。 4、大型深水基础工程

目前世界桥梁基础尚未超过100米深海基础工程，下一步须进行100—300米深海基础的实践。 5、桥梁建成交付费用

使用后将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。 6、重视桥梁美学及环境保护

桥梁是人类最杰出的建筑之一，闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥等这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、海洋和天空的景观，成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体，成为今日悉尼的象征。因此，21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。在20世纪桥梁工程大发展的基础上，描绘21世纪的宏伟蓝图，桥梁建设技术将有更大、更新的发展。综观大跨径桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。就中国来说，国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及琼州海峡工程。其中难度最大的有渤海湾跨海工程，海峡宽57公里，建成后将成为世界上最长的桥梁；琼州海峡跨海工程，海峡宽20公里，水深40米，海床以下130米深未见基岩，常年受到台风、海浪频繁袭击。此外，还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。在世界上，正在建设的著名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥（悬索桥，主跨1668米）、希腊里海安蒂雷翁桥（多跨斜拉桥，主跨286+3×560+286米）；已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥主跨3300米悬索桥，其使用寿命均按200年标准设计，主塔高376米，桥面宽60米，主缆直径1.24米，估计造价45亿美元。在西班牙与摩洛哥之间，跨直布罗陀海峡也提出了一个修建大跨度悬索桥的方案，其中包含2个5000米的连续中跨及2个2000米的边跨，基础深度约300米。另

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