土木工程概论小结
建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段，需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑设备、工程机械、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域的知识以及电子计算机和力学测试等技术。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。
随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。例如，就土木工程所建造的工程设施所具有的使用功能而言，有的供生息居住之用，以至作为“入土为安”的坟墓;有的作为生产活动的场所;有的用于陆海空交通运输;有的用于水利事业;有的作为信息传输的工具；有的作为能源传输的手段等等。这就要求土木工程综合运用各种物质条件，以满足多种多样的需求。土木工程已发展出许多分支：房屋工程、铁路工程、道路工程、飞机场工程、桥梁工程、隧道及地下工程、特种工程结构、给水和排水工程、城市供热供燃气工程、港口工程、水利工程等学科。其中有些分支，例如水利工程，由于自身工程对象的不断增多以及专门科学技术的发展，业已从土木工程中分化出来成为独立的学科体系，但是它们在很大程度上仍具有土木工程的共性。
土木工程十分特殊而又具有系统性。因为几乎所有的土木工程师设计和建造的构筑物都是独一无二的，绝不可能出现两个完全相同的建筑物。有些建筑物虽然看似相同，但是建筑的场地条件（地基、风荷载、地震荷载等）都是不同的。像水坝、桥梁或隧道这样的大型建筑物每一个都完全不同。因此，土木工程师随时要准备应付新的复杂情况。同时工程要考虑的相关影响因素非常多，任何设计上的忽略都将导致一个失败的工程。另一方面，土木工程建设中的计算工作，随着计算机技术发展完善，变得越来越方便和快捷。所以，任何对工程感兴趣的理科类同学报考土木工程都没有问题，尤其适合那些考虑问题全面系统的同学，选择学习土木工程是能够发挥个人才干的。从市场的需求来说，目前中国的基础建设正在兴起，大跨结构、超高层的项目纷纷立项建设，在未来几十年内这种局面不会有太大变化。这就需要大量高素质的建设人才参与其中。同时我国目前的建设管理水平非常落伍，当前急需一批能够提高建设管理水平的人才。
以房地产为例，当前房地产极为火热，但专业的人才培养才刚刚起步，这方面的高级人才还是市场的稀有人才。出国方面，与电子、计算机等相比还有距离。其实，当前国内建设事业的发展前途光明，考虑留在国内从事本行业还是相当不错、非常实际的选择。
对土木工程的发展起关键作用的，首先是作为工程物质基础的土木建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时，土木工程就会有飞跃式的发展。
人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动。砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18～19世纪，在长达两千多年时间里，砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，为人类文明作出了伟大的贡献，甚至在目前还被广泛采用。钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。 十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，这是钢结构出现的前奏。从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索 。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的粱、拱结构外，新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广，出现了结构形式百花争艳的局面。从三十年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结构，因而用途更为广阔。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式，使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。
土木工程的发展与测绘工程的发展息息相关。一切土木工程,从勘测、设计、施工、竣工,到质量管理、安全监护,都离不开测绘。测绘技术先进与否,能否合理地应用测绘技术,直接影响土木工程的进展速度。
充分应用测绘新技术,可以大大地缩短工期,提高工程的自动化程度,可很好地控制施工质量,有效地保护施工人员的安全健康。以“3S”为代表的现代测绘技术在土木工程各阶段中广泛地应用。充分有效地应用测绘新技术,可以大大地提高土木工程的自动化程度,可以很好地控制施工质量。“3S”集成技术提供了对地球系统进行长期的立体的监测能力,为收集、处理和分析地球系统变化的海量数
据提供了工具。在大型土木工程中,如三峡工程、南水北调、西气东送、青藏铁路等,都具有施工范围大、战线长、物流量大、施工周期长、土方工程大等特点。“3S”技术为大型土木工程提供了最有效的数据和信息采集、分析处理、表达决策的工具。“3S”集成技术将在大型土木工程中贯穿从勘测、设计、质量监控、安全监控、竣工验收到运行监控管理的一切阶段。
(1)在土木工程勘测阶段的应用。勘测施工的坐标框架即控制网的建立,已由GPS定位代替传统的三角测量。目前除大范围(400km2以上)控制测量以外,GPS定位从静态定位后处理向实时动态定位方向发展;从单纯的精密定位处理向特定勘测施工坐标系建立方向发展。为了减少重复,施工控制网还要求满足未来精密监控的要求。在大型的土木工程中,如南水北调工程,地形图的测绘已完全采用全数字摄影测量技术和野外数字测图技术。在中、小型土木工程中,主要用野外数字测图技术测绘数字地形图。目前,勘测技术开始向机载激光测量和CCD航摄集成技术过渡,以获取三维数字地图。
(2)在土木工程设计阶段的应用。利用数字地形图可以实现三维虚拟现实,在三维可视化可量测景观上呈现多种工程设计方案,实现各种工程设计仿真,并及时计算出相应的土石方工程量,做出环境协调评估,以提供最优化设计方案。
(3)在土木工程施工阶段的应用。土木工程施工阶段一方面是施工建设和现场管理,如土石方验收、线路施测、工程放样等采取了大量的现代数字测绘手段。目前除大量采用全站仪数字测量外,还有三维近地激光影像扫描、ATKGPS实时测图与工程放样、航空摄影和卫星摄影测量等方法可进行实时的工程进程管理,还可以辅以移动通信和网络通信等手段,实现远程实时监控。另一方面,利用智能全站仪或GPS与GIS集成技术可实现工程机械的自动化运行和工程安全及质量监控。智能全站仪可以控制机械掘进(隧道)的位置和方向,GPS可以实时定出施工车辆的位置和姿态,从而实现开挖和掘进的自动化。例如挖土机、推土机和压土机,装上精密实时GPS定位设备,配上装有工程管理GIS的机载计算机,可实现现场土方自动填挖控制和工程量精密计算,科学、可靠、节约工程成本。如果这类机器安装了相关工作控制器件和CCD摄像机,可像“自动控制玩具车”一样实现远程无人驾驶和工程量自动计算,大大提高了危险或有环境污染地区工程机械施工效率,有效保护了施工人员的安全健康。
(4)在工程竣工阶段中的应用。按照国家规范,所有大型建设项目竣工之后都要进行竣工测绘,同时还要提供多种工程运行期间的测试文档、图表资料。现代测绘技术能够快速地获取这些数据和信息,并实现数字化管理。例如,利用野外数字测图、GPS测图和DPS测图技术进行竣工图的测绘,并按数字工程的要求进入三维可视化、网络化GIS工程管理信息系统,以作为工程验收评估和今后长期安全运行的原始依据。
(5)在工程运行阶段中的应用。在公路、铁路、水电站、大桥、摩天大楼等工程竣工后,稳定、高效、安全的运行是第一位的。现代测绘技术提供了连续、实时的运行安全监控和工程病害监控手段。例如,公路、铁路的“3S”集成技术道路病害诊断是当前世界上正在兴起的快速监测技术。桥梁、高层建筑物、大坝、山体滑坡等的连续、实时变形监测已开始采用GPS、智能全站仪(测量机器人)和数字垂线仪等技术,它们都具有全自动、全天候、无人值守的特点,综合其他工业传感器,可实现全自动、无人或少人值守的工程运行方式。
总之随着现代测量技术的不断创新和新设备的发明，测量科学在突飞猛进中发展，这些技术和设备同时也促进着其它相关学科或技术的发展，尤其在对建设精度要求越来越高的土木工程项目建设中这种进步尤为重要。为工程建设的精度控制和检测提供了技术支持。
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