토목공사는 각종 공사 시설을 건설하는 과학기술의 총칭이다. 조사, 설계, 시공, 유지 보수 등의 응용 재료, 장비 및 기술 활동을 나타냅니다. 또한 지상 또는 지하, 육지 또는 물에서 직접 또는 간접적으로 인간 생활, 생산, 군사, 과학 연구를 위한 각종 공사 시설 (예: 주택, 도로, 철도, 운송관, 터널, 교량, 운하, 제방, 항구, 발전소, 발전소) 을 가리킨다.
공사 시설 건설의 물질적 기초는 토지, 건축 재료, 건축 설비, 시공 기계이다. 이러한 물질적 조건을 통해 사람들의 사용 요구와 심미 요구 사항을 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라 각종 하중을 안전하게 견딜 수 있는 공사 시설을 경제적으로 쉽게 건설하는 것이 토목 공사의 출발점이자 귀착점이다.
토목공사에서의 세 번의 비약
토목공사는 토목공학의 발전에서 중요한 역할을 한다. 우선 토목건축재료를 공사의 물질적 기초로 삼고, 그에 따라 발전한 설계이론과 시공 기술이 그 뒤를 이을 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 토목공학, 토목공학, 토목공학, 토목공학, 토목공학) 새로운 우수한 건축 재료가 나올 때마다 토목공사는 비약적으로 발전한다.
초기에는 흙, 목재 등 천연재료에만 의존해 건축 활동에 종사했다. 이후 벽돌, 타일 등 인공건축 재료가 등장해 인류가 처음으로 천연건축 재료의 속박을 돌파했다. 중국은 기원전 1 1 세기 서주 초에 타일을 만들었다. 최초의 벽돌은 기원전 5 세기부터 기원전 3 세기까지 전국 시대의 무덤에 나타났다. 벽돌의 역학 성능은 흙보다 우월하여 현지에서 취재할 수 있어 가공하기 쉽다.
벽돌의 출현으로 사람들은 광범위하고 대규모로 집과 성방공사를 건설하기 시작했다. 이에 따라 토목 공학 기술이 급속히 발전했다. 18 ~ 19 세기까지 벽돌은 토목공학에서 중요한 건축 재료로서 이미 2000 여 년의 역사를 가지고 있으며, 인류 문명에 큰 공헌을 하였으며, 심지어 지금도 널리 사용되고 있다.
강재의 광범위한 응용은 토목 공학의 두 번째 도약이다. 1970 년대부터 무쇠를 사용하기 시작했고, 19 세기 초 숙철로 다리와 집을 짓는 것은 강철 구조의 전주였다.
19 세기 중반부터 야금공업 제련과 압연이 강하고, 연성이 좋고, 품질이 균일한 건축용 강철을 만들어 고강도 철사와 케이블을 생산한다. 그래서 발전의 필요에 적응하는 강철 구조물이 활발하게 발전하기 시작했다. 기존 보 아치 구조의 응용 외에도 신흥 트러스, 프레임, 그리드 구조, 현수 구조가 점차 보급되어 구조 형식이 만발하는 국면이 나타났다.
건물의 스팬은 벽돌 구조, 돌 구조, 목재 구조의 몇 미터, 수십 미터에서 강철 구조의 수백 미터, 100 미터, 근대의 1000 미터까지 발전했다. 그래서 대강 해협에는 다리가 건설되었고, 땅에는 마천루와 높이 솟은 철탑이 세워졌고, 지하에도 철도가 깔려 전례 없는 기적을 일으켰다.
강철 구조 공학 발전의 수요에 적응하기 위해 뉴턴 역학을 기초로 재료역학, 구조역학, 공학구조 설계 이론이 등장했다. 건축기계, 시공공예, 시공조직 설계 이론도 발전했다. 토목공학은 경험에서 과학으로, 공사 관행과 기초이론에 새로운 면모를 갖게 되면서 토목공학이 더욱 빠른 발전을 촉진시켰다.
11920 년대 포틀랜드 시멘트로 만든 후 콘크리트가 나왔다. 콘크리트 골재는 현지에서 취재할 수 있고, 콘크리트 구성요소는 성형하기 쉽지만, 콘크리트의 인장 강도는 매우 작아 사용이 제한되어 있다. 19 세기 중반 이후 강재 생산량이 급증하면서 철근 콘크리트라는 새로운 복합 건축 재료가 등장했고, 강재는 견인력을 견디고 콘크리트는 압력을 받아 각자의 장점을 충분히 발휘했다. 20 세기 초부터 철근 콘크리트는 토목공학의 각 분야에 광범위하게 적용되었다.
1930 년대 이래로 프리스트레스 콘크리트가 나타났다. 프리스트레스 콘크리트 구조물의 균열 저항, 강성 및 하중력은 철근 콘크리트 구조보다 훨씬 높기 때문에 더욱 광범위하게 적용됩니다. 토목공사는 철근 콘크리트와 프리스트레스 콘크리트가 주도적인 지위를 차지하는 역사적시기에 접어들었다. 콘크리트의 출현은 건축에 새로운 경제 미관의 공사 구조 형식을 가져왔고 토목공학에 새로운 시공 기술과 공사 구조 설계 이론을 가져왔다. 이것은 토목 공학의 또 다른 비약적인 발전이다.
토목공학의 특징
엔지니어링 시설의 건설은 일반적으로 조사, 설계 및 시공의 세 단계를 거칩니다. 이를 위해서는 엔지니어링 지질 조사, 수문 지질 조사, 엔지니어링 측정, 토역학, 엔지니어링 역학, 엔지니어링 설계, 건축 자재, 시공 설비, 건설 기계, 시공 경제학 등의 지식, 시공 공예, 시공 조직 등의 기술, 전자 컴퓨터와 역학이 필요합니다. 그래서 토목공학은 포괄적인 학과로, 관련 면이 매우 넓다. 과학기술의 진보와 공사 실천의 발전에 따라 토목공학과 역시 내포가 광범위하고, 종류가 다양하며, 구조가 복잡한 종합 체계로 발전하였다.
토목공사는 인류 사회의 발전에 따라 발전한 것이다. 건설된 공사 시설은 각 역사 시기의 사회경제, 문화, 과학 기술의 발전 상황을 반영하므로 토목공사는 사회사 발전의 증거 중 하나가 되었다.
고대에는 단순한 생활과 생산의 요구를 충족시키기 위해 간단한 집, 도로, 다리, 도랑을 짓기 시작했다. 나중에 사람들은 전쟁, 생산 생활, 종교 전파의 요구를 충족시키기 위해 도시 운하 궁전 사원 등 건물을 지었다.
많은 유명한 엔지니어링 시설은 이 역사적시기에 인류의 창의력을 보여줍니다. 예를 들어 중국의 만리장성, 뚜지앙옌, 대운하, 조주교, 응현의 목탑, 이집트의 피라미드, 그리스의 파르테논 신전, 로마의 급수공사, 로마 원형 대극장 (콜로세움) 및 기타 많은 유명한 교회와 궁전이 있다.
산업혁명 이후, 특히 20 세기, 한편으로 사회는 토목공학에 대한 새로운 수요를 제시했다. 한편, 사회의 각 분야는 토목공학의 발전을 위한 좋은 조건을 만들었다. 이에 따라 이 시기 토목공사는 비약적으로 발전했다. 세계 각지에서 대형 현대화 공업 공장, 마천루, 원자력 발전소, 도로 철도, 장거리 교량, 대구경 수송관과 긴 터널, 대운하, 댐, 대형 공항, 대형 항구, 해양 공사가 쏟아져 나왔다. 현대 토목공사는 끊임없이 인류 사회를 위한 새로운 물질적 환경을 만들어 인류 사회의 현대 문명의 중요한 부분이 되었다.
토목공학은 실천성이 매우 강한 학과이다. 초기의 토목공사는 공사 실천을 통해 성공적인 경험을 총결하였으며, 특히 실패의 교훈을 얻어 발전하였다. 17 세기부터 갈릴레오와 뉴턴을 비롯한 현대역학과 토목공학 실천이 결합되어 토목공학 기초이론학과인 재료역학, 구조역학, 유체역학, 암체역학을 형성하고 있다. 그래야만 토목공학이 경험에서 과학으로 점진적으로 발전할 수 있다.
토목 공학의 발전 과정에서 엔지니어링 실무 경험은 종종 이론보다 앞서고, 엔지니어링 사고는 종종 예측할 수 없는 새로운 요소를 보여 새로운 이론의 연구와 발전을 불러일으킨다. 지금까지 많은 엔지니어링 문제의 처리는 여전히 실천 경험에 크게 의존하고 있다.
토목 공학 기술의 발전은 주로 과학 실험과 이론 연구가 아닌 공학 실천에 의존하는 두 가지 이유가 있다. 첫째, 객관적인 조건이 너무 복잡해서 실내 실험이나 현장 테스트 및 이론 분석을 진실하게 할 수 없다는 것이다. 기초, 터널, 지하공학의 응력 변형 및 시간에 따른 변화와 같은 엔지니어링 경험을 참고하여 분석하고 판단해야 합니다. 둘째, 새로운 공사 실천을 해야 새로운 문제를 드러낼 수 있다. 예를 들어, 고층 건물, 우뚝 솟은 탑, 장거리 교량, 프로젝트의 바람 저항, 지진 문제가 두드러지게 나타나 이 방면의 새로운 이론과 신기술을 발전시킬 수 있다.
장기적인 토목 공학 관행에서 사람들은 건축 예술에 매우 중점을 두었을 뿐만 아니라 뛰어난 성과를 거두었다. 또한 기타 엔지니어링 시설의 경우 석재, 강재, 철근 콘크리트와 같은 다양한 건축 자재를 사용하여 아름다운 예술과 우수한 기능을 갖춘 많은 프로젝트가 자연 환경과 조화를 이룹니다. 중국 고대의 만리장성, 현대세계의 많은 텔레비전 탑과 장교가 모두 예이다.
토목 공학의 발전 추세
현대 토목 공학의 특징은 각종 공사 건설의 급속한 발전 요구에 부응하기 위해 대형, 장거리, 우뚝 솟은, 경량, 대형, 정밀, 현대화된 설비 건물을 건설해야 한다는 것이다. 그것은 시공 품질이 높고 속도가 빠를 뿐만 아니라, 경제적인 효과도 요구한다. 이것은 토목공학에 새로운 과제를 제기하여 이 학과의 발전을 촉진시켰다.
강도가 높고 무게가 가벼운 신소재가 끊임없이 생겨나고 있다. 강철보다 가벼운 알루미늄 합금 마그네슘 합금 유리 섬유 강화 플라스틱 (FRP) 이 이미 사용되고 있습니다. 강철과 콘크리트의 강도와 내구성을 높이는 방면에서 현저한 성과를 거두었으며, 계속 진전을 이루고 있다.
공사 지역의 공사 지질과 인프라, 그리고 자연 상태의 응력과 역학적 성질은 기초의 설계와 시공을 직접 결정할 뿐만 아니라, 종종 공사 시설의 부지, 구조 체계, 건축 재료의 선택과 관련이 있어 지하 공사에 큰 영향을 미친다. 현재 공사 지질과 기초 탐사 기술은 여전히 야외 시추 샘플링과 실내 분석 실험을 위주로 하며 한계가 있다. 현대 대형 건물의 수요에 적응하기 위해서는 현대 과학기술을 이용하여 새로운 조사 방법을 만들어야 할 필요성이 절실하다.
과거의 전반적인 계획은 종종 공사 경험에 의지하여 몇 가지 방안을 제시하여 그중에서 가장 좋은 것을 고르는 것이다. 토목 공사 시설의 규모가 날로 커지면서 시스템 공학의 이론과 방법을 이용하여 계획 수준을 높이는 것도 필요하고 가능할 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 토목, 토목, 토목, 토목, 토목, 토목, 토목, 토목) 댐과 같은 초대형 토목공사는 자연 환경의 변화를 일으켜 생태 균형과 농업 생산에 영향을 미칠 수 있는데, 이런 공사의 사회적 효과는 유리하고 폐해가 있다. 계획에서, 우리는 종합적으로 고려하여 이익을 추구하고 해를 피해야 한다.
토목 공사의 규모가 커지고 그에 따른 시공 도구, 장비, 기계가 다종, 자동화, 대형화로 발전함에 따라 시공도 기계화되고 자동화되고 있다. 동시에, 조직 관리는 시스템 공학의 이론과 방법을 적용하기 시작하면서 점점 더 과학적이 되고 있다. 일부 공사 시설의 건설은 계속해서 구조와 부품의 표준화와 생산의 산업화를 향해 나아가고 있다. 이렇게 하면 원가를 낮추고, 공사 기간을 단축하고, 노동 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 특수한 조건 하에서 시공 문제를 해결할 수 있어 과거에 시공하기 어려웠던 공사를 건설할 수 있다.