1、C、车辆控制系统；D、车辆调度系统；F、公共交通系统等。它应具有信息收集，快速处理，优化决策，大型可视化系统等功能。土木工程分析的仿真系统 用此技术指导设计可大大提高工程结构的可靠性。（6）土木工程的可持续发展在建设与使用土木工程过程中与能源消耗，资源利用，环境保护，生态平衡有密切关系，对贯彻“可持续发展”原则影响很大。第2章土木工程材料1、土木工程材料：任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等）都是用相应材料按一定的要求建造成的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。早期使用的土木工程材料有砖、瓦、砂、石、灰、木材等。2、天然砂：由自然条件作用（主要是岩石风
2、化）而形成的，粒径在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。3、硅酸盐水泥：根据国家标准（GB17592）规定，凡由硅酸盐水泥熟料，05石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。4、绿色建材：其含义是指：采用清洁的生产技术，少用天然资源、大量使用工业或城市固体废弃物和农植物秸秆，生产无毒，无污染、无放射性，有利于环保与人体健康的建材。砖、瓦、砂、石、灰可统称为地方材料，由于其工程用量大，原料价格低，一般都在当地或附近地区采购。（1）砖 砖是一种常用的砌筑材料。广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖
3、、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。标准粘土砖的尺寸为：240mm115mm53mm优点：原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低，体积小，便于组合。缺点：毁田取土量大、能耗高、砖自重大，施工生产中劳动强度高、工效低。（3）砂 砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。砂一般分为天然砂和人工砂两类。按其产源不同，天然砂可分为：河砂、海砂和山砂。配置混凝土时，应选用中砂。砖砌体以使用中砂为宜，颗粒不得大于2.5mm。 对于光滑的抹面及勾缝应使用细砂。（4）石 凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材。砂称为细骨料，石子称为粗骨料，
4、石子分碎石和卵石。由岩石经过自然条件作用而形成的颗粒径大于5mm的颗粒称为卵石。（5）灰 凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。胶凝材料可分为无机与有机两大类。无机胶凝材料可按照其硬化条件分为气硬性与水硬性两种。只能在空气中硬化的称为气硬性胶凝材料，如石膏、石灰。既能在空气中又能在水中硬化的称为水硬性胶凝材料，如水泥。2、木材 木材具有很多优点，如轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低；木纹美丽；装饰性好等。但木材也有缺点，如构造不均匀，各向异性；易吸湿、吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变
5、形；易燃、易腐等。影响木材强度的主要因素为含水率（一般含水率高，强度降低），温度（温度高，强度降低），荷载作用时间（持续荷载时间长，强度下降）及木材的缺陷（木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等）。工程中木材又常分为原木、锯材及各类人造板材。4、 钢材 钢材品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切强度都很高。有一定的塑性和很好的韧性、良好的加工性能。4、水泥 水泥是水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料。（1）水泥的定义和分类水泥按其用途及性能分为三类：通用水泥、专用水泥、特性水泥。水泥按其主要水硬性物质名称分为：硅酸盐水泥，铝酸盐
6、水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥，磷酸盐水泥，以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。（2）硅酸盐水泥水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝；随着塑性的消失，水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥的终凝；水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。（3）其他品种水泥有：快硬硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀水泥。5、混凝土 混凝土（简写为砼）是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定
7、条件下养护而成的人造石材。混凝工具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点；同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，使用范围十分广泛。混凝土的种类按胶凝材料不同，分为水泥混凝土（又叫普通混凝土）、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分为重混凝土（2600kgm3）、普通混凝土（19502600kgm3）、轻混凝土（1950kgm3）；按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等；按施工工艺不同，又分为喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。为了克服混凝土抗拉强度低的缺陷，将水泥混凝土与其他材料复合，出现了钢
8、筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土及聚合物浸渍混凝土等。普通混凝土 普通混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。特种混凝土A、轻骨料混凝土B、纤维增强混凝土（简称FRC）C、聚合物混凝土D、碾压混凝土E、自密实混凝土钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土钢筋混凝土是指配置钢筋的混凝土。预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土，通过张拉钢筋，产生预应力。预应力的产生，按张拉钢筋的方法可分为机械法、电热法和化学法；按施加预应力的顺序可分为先张法和后张法。钢筋与混凝土一起使用的原因：1、钢筋与混凝土有近似相同的线膨胀系数。2、钢筋与混凝土有着良好的粘结力。3、氢氧化钙提供的碱性环境
9、，在钢筋表面形成了一层钝化保护膜，是钢筋在中性与酸性环境下更不易腐蚀。（6）现在土木工程材料高强度混凝土：以前高强度混凝土是指强度等级在C45级以上的混凝土。现在高强度混凝土是指强度等级在C60级以上的混凝土。目前已知最高强度为C200。高性能混凝土：是一种能符合特殊性能综合与均匀性要求的混凝土，此种混凝土往往不能用常规的混凝土组成材料和通常的搅拌、浇捣和养护习惯做法而获得。其主要指标有：超高的强度、低渗透性、良好的结构性能、优越的耐久性、可观的经济效益、环保性。纤维混凝土：在混凝土中加入合成材料纤维或钢纤维，由纤维和水泥基料组成的复合材料的统称。水泥、砂浆与混凝土的主要缺点是：抗拉强度低、极
10、限延展伸缩率小、性脆，加入抗拉强度高、延展伸缩率大、抗碱性好的纤维，可以克服这些缺点。纤维混凝土是增强塑性混凝土的抗拉能力。（8）绿色建材绿色建材是指采用建材卫生生产技术生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于保护和人体健康安全的建筑和装饰材料。“绿色”可归纳成八个字：“环保、健康、安全、节能”。第3章基础工程1、基础：将上部结构荷载传递给地基、连接上部结构与地基的下部结构称为基础，地基是指承托基础的场地。2、沉降缝：是指从建筑物的屋顶到基础全部分开，分割成若干个长高比较小、整体刚度较好、体型简单和自成沉降体系的单元。3、沉井：是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重量克服外壁摩擦力后下沉至
11、设计标高，然后经过混凝土封底，并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他构筑物的基础。4、地基处理：是指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的设计要求，地基需经过人工处理的过程。工程地质、基础工程、地基处理都是土木工程专业知识的重要组成部分。1、岩石工程勘察岩石工程勘察的目的主要是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区作出工程地质评价。工程地质勘察的任务：是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性状的影响，并结合工程设计、施工条件，以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提出解决问题的决策性具体建议，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。工程地质勘察
12、可分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。（1）工程地质测绘 工程地质测绘就是填绘工程地质图，根据野外调查综合研究勘察区的地质条件，填绘在适当比例尺地形图上加以综合反映。 常用的工程地质测绘方法有像片成图法和实地测绘法。（2）工程地质勘探方法 勘探的方法主要有钻探、井探、槽探、洞探和地球物理勘探等。钻探是勘探方法中应用最广泛的一种，它采取原状土样以供室内试验，确定土的物理性质、力学性质指标。钻探的钻进方式可分为回转式、冲击式、振动式、冲洗式四种。地球物理勘探简称物探，它是通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。（3）2、浅基础通常把位于天然地基上、埋置深度
13、小于5m的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），统称为天然地基上的浅基础。如果地基属于软弱土层（通常指承载力低于100kPa的土层），或者上部有较厚的软弱土层，不适于做天然地基上的浅基础时，也可将浅基础做在人工地基上。灰土-用石灰和土按三分石灰和七分粘性土（体积比）配置而成，也成三七灰土。（1）浅基础的类型浅基础可以按基础刚度的不同分为：刚性基础，是由砖、毛石、素混凝土和灰土等材料做成的基础。扩展基础，当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础。浅基础还可以按构造类型的不同分为：独立基础；条形基础；筏板基础和箱形基础；
14、3、深基础位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础。深基础有桩基础、地下连续墙、沉井和墩基础四种常用类型。（1）桩基础 按桩身材料划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其他组合材料桩等。按施工方法分为预制桩、灌注桩两大类。按成桩过程中的挤土效应分为挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。按达到承载力极限状态时桩的荷载传递主要方式分为端承型桩和摩擦型桩。4、减少不均匀沉降的措施当遇到地基不均匀、建筑物平面形状复杂、高差悬殊等情况时，、在建筑物的特定部位设置沉降缝；、还应合理安排建筑物间的距离；、尽可能采用轻型结构以减轻建筑物的自重；、在砌体结构中设置圈梁以增强结
15、构整体性；、合理安排施工顺序和采用合理的施工方法等。5、地基处理（1）地基处理的对象与目的地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。地基处理的目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件，保证地基的稳定性，降低地基的压缩性、减少沉降，消除特殊土的湿陷性、膨胀性和冻胀性。地基处理方法：换填法、预压法、强夯法、振冲法、土或灰土挤密桩法、砂石桩法、深层搅拌法、高压喷射注浆法第4章建筑工程1、混合结构：指用不同的材料建造的房屋，通常墙体采用砖砌体，屋面和楼板采用钢筋混凝土结构，故称砖混结构。2、筒仓：是贮存粒状和粉状松散物体的立式容器，可作为生产企业调节和短期贮存生产用的附属设施，也可作为长期贮存粮食的仓库。
16、3、水塔：是储水和配水的高耸结构，是给水工程中常用的构筑物，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。水塔由水箱、塔身和基础三部分组成。4、烟囱：是工业中常用的构筑物，是把烟气排入高空的高耸结构，能改善燃烧条件，减轻烟气对环境的污染。建筑工程按层数可分为单层建筑、多层建筑和高层建筑。1、基本构件建筑的基本构件可分为板、梁、柱、拱等。板，指平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置（如楼梯板）或竖向设置（如墙板）。板按受力形式可分为单向板和双向板。单向板指板上的荷载沿一个方向传递到支承构件上的板，双向板指板上的荷载沿两个方向传递到支承构件上的板。梁是工程结构中的受弯构件，通常水
17、平放置，有时也斜向设置以满足使用要求。梁按截面形式可分为矩形梁、T形梁、倒T形梁、L形梁、z形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、叠合梁等。按所用材料可分为钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、木梁以及钢与混凝土组成的组合梁等。按梁的常见支承方式可分为：简支梁、悬臂梁、一端简支另一端固定梁、两端固定梁、连续梁。简支梁-即梁的两端搁置在支座上，支座仅约束梁的垂直位移，梁端可自由转动。悬臂梁-是梁的一端固定在支座上，使该端不能转动，也不能产生水平和垂直位移。连续梁-有两个以上支座的梁。梁按其在结构中的位置可分为主梁、次梁、连梁、圈梁、过梁等。柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。柱按截面
18、形式可分为方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱、H形柱、L形柱、十字形柱、双肢柱、格构柱；按所用材料可分为石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋混凝土柱、劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱；按柱的破坏特征或长细比可分为短柱、长柱及中长柱；按受力特点可分为轴心受压柱和偏心受压柱。钢筋混凝土柱是最常见的柱，广泛应用于各种建筑。钢筋混凝土柱按制造和施工方法可分为现浇柱和预制柱。拱为曲线结构，主要承受轴向压力，广泛应用于拱桥，在建筑中应用较少，其典型应用为砖混结构中的砖砌门窗拱形过梁，亦有拱形的大跨度结构。拱按铰数可分为三铰拱、无铰拱、双铰拱、带拉杆的双铰拱。2、单层建筑与多层建筑单层建筑可分为一
19、般单层建筑和大跨度建筑。（1）一般单层建筑一般单层建筑按使用目的可分为民用单层建筑和单层工业厂房。民用单层建筑一般采用砖混结构，即墙体采用砖墙，屋面板采用钢筋混凝土板，单层工业厂房一般采用钢筋混凝土柱或钢结构柱，屋盖采用钢屋架结构。按结构形式可分排架结构和刚架结构。排架结构是指：柱与基础为刚接，屋架与柱顶的链接为铰接；钢架结构也称框架结构，既梁或货屋架与柱的连接均为刚性链接。（2）大跨度结构大跨度结构是指跨度大于60m的建筑。常用于展览馆、体育馆、飞机机库等，其结构体系有网架结构、索膜结构、薄壳结构、充气结构、应力膜皮结构等。网壳结构是钢杆件组成的曲面网格结构，网壳和网架的区别在于曲面与平面。
20、悬索受力特点为仅承受拉力不承受弯矩。（3）多层建筑多层和高层结构主要应用于居民住宅、商场、办公楼、旅馆等建筑。我国以24m为界限，低于24m者称为多层建筑， 多层建筑常用的结构形式为混合结构、框架结构。框架结构指由梁和柱刚性连接而成骨架的结构。框架结构的优点是强度高、自重轻、整体性和抗震性能好。因其采用梁柱承重，因此建筑平面布置灵活，可获得较大的使用空间。3、高层建筑与超高层建筑8层及8层以上者称为高层建筑。高层结构的主要结构形式有：框架结构，框架剪力墙结构，剪力墙结构，框支剪力墙结构，筒体结构等。框架结构因其受力体系由梁和柱组成，能很好的承受竖向荷载，但其抗侧移能力较差。因此仅适用于房屋高度
21、不大、层数不多时采用。框架剪力墙结构剪力墙即为一段钢筋混凝土墙体，固其抗剪能力很强，故称为剪力墙。在框架剪力墙结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，这样，可以大大减小柱子的截面。剪力墙结构当房屋的层数更高时，横向水平荷载已对结构设计起控制作用，如仍采用框架剪力墙结构，剪力墙将需布置得非常密集，这时，宜采用剪力墙结构，即全部采用纵横布置的剪力墙组成，剪力墙不仅承受水平荷载，亦用来承受竖向荷载。框支剪力墙结构两种建筑的功能完全不同，为完成这两种体系的转换，需在其交界位置设置巨型的转换大梁，将上部剪力墙的荷载传到下部柱子上。这种结构体系，我们称之为框支剪
22、力墙体系。筒体结构是由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑。筒体结构可分为框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。4、特种结构是指具有特种用途的工程结构，包括高耸结构、海洋工程结构、管道结构和容器结构等。（1）烟囱分为砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢烟囱三类。砖烟囱的高度一般不超过50m；钢筋混凝土烟囱多用于高度超过50m的烟囱，一般采用滑模施工。钢筋混凝土烟囱按内衬布置方式的不同，可分为单筒式、双筒式和多筒式。钢烟囱自重小，有韧性，抗震性能好，适用于地基差的场地，但耐腐蚀性差，需经常维护。钢烟囱按其结构可分为拉线式、自立式（不超过120m）和塔架式（高度超过12
23、0m）。（2）水塔是储水和配水的高耸结构，是给水工程中常用的建筑物，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。（3）水池同水塔一样用于储水；水池多建造在地面或地下。第5章交通工程1、高速公路：是一种具有四条以上车道，路中央设有隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。2、城市道路：通达城市各个地区，供城市内交通运输及行人使用，便于居民生活、工作及文化娱乐活动，与城市外道路连接并承担对外交通的道路称为城市道路。3、铁路路基是承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构，是轨道的基础，是保证列车运行的重要
24、建筑物。4、跑道构形：是指跑道的数量、位置、方向和使用方式，它取决于交通量需求，还受气象条件、地形、周围环境等的影响。5、航站楼: 供旅客完成从地面到空中或从空中到地面转换交通方式之用，是机场的主要建筑6、机场维护区：是飞机维修、供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区等设置的地方。7、隧道：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的横断面积大于2m2的硐室。1、道路工程道路是一种带状的三维空间人工构筑物，它包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道等工程实体。道路的设计一般从几何和结构两大方面进行。（1）道路的分类道路根据其使用特点等主要可分为公路、城市道路、厂
25、矿道路、林区道路以及乡村道路。公路的分类目前我国的公路等级按照其使用任务、功能和适应的交通量分为：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。根据公路的作用和使用性质，讲公路划分为：国道、省道、县道、乡道及专用公路。城市道路的分类道路一般按照其在道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能来分类。一般分为：快速道（双向行车道、中央设有分车带、进出口一般全控制或部分控制，为城市大量、长距离、快速交通服务）；主干道（连接城市主要分区的干道，以交通功能为主，一般为三幅或四幅路）；次干道（与主干道组成道路网，起集散交通之用，兼有服务功能）；支道（为次干道与街坊路的连接线，解决局部地
26、区交通，以服务功能为主）。（2）公路建设路基是行车部分的基础，它由土、石按照一定尺寸、结构要求建筑成带状土工构筑物，路基必须具有一定的力学强度和稳定性，又要经济合理，以保证行车部分的稳定性和防止自然破坏力的损害。公路路基的横断面形式有路堤、路堑和半填半挖三种。b公路的路面建设公路路面是用各种坚硬材料分层铺筑而成的路基顶面的构筑物，以供汽车安全、迅速和舒适地行驶，因此路面必须具有足够的力学强度和良好的稳定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。路面一般按其力学性质分为柔性路面和刚性路面两大类。SMA是由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料的一种新型沥青混合料。地面水的
27、排除系统按其排水方向不同，分为纵向排水和横向排水。公路交通标志有三类：指示标志、警告标志、禁令标志。（3）高速公路我国已建成的高速公路总里程已居世界第三位，仅次于美国和加拿大。高速公路的特点a行车速度快、通行能力大b物资周转快、经济效益高c交通事故少、安全舒适高速公路的线形设计标准我国公路工程技术标准的规定主要有：a最小平曲线半径及超高横坡限制；b最大纵坡和竖曲线；c线形要求；d横断面 120KM/H的高速路，平曲线最小半径1000M 极限最小半径650M 超高横坡限值10%。最大纵坡度为3%-5%，竖曲线极限最小半径凹型为4000M，凸型为11000M.高速公路沿线设施高速公路沿线有安全设施
28、、交通管理设施、服务性设施、环境美化设施。安全设施一般包括标志（如警告、限制、指示标志等）、标线、护栏、隔离设施、照明及防眩设施、视线诱导设施。交通管理设施一般为高速公路入口控制、交通监控设施。服务性设施一般有综合性服务站、小型休息点、停车场等。2、铁路工程。铁路运输的最大优点是运输能力大、安全可靠、速度较快、成本较低、对环境的污染较小，基本不受气象及气候的影响，能源消耗远低于航空和公路运输，是现代化运输体系中的主干力量。选线设计选线设计的主要工作内容有：线路空间位置的设计是线路平面与纵断面设计。 铁路定线的方法有套线、眼睛线和螺旋线等。铁路路基路基设计一般需要考虑横断面、路基稳定性的问题。（2）高速铁路世界上第一条载客的地下铁道是1863年首先通车的伦敦地铁。上海也已建成我国第一条城市轻轨系统，即明珠线。（4）磁悬浮铁路世界上有三种类型的磁悬浮：一种是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统（EMS）系统,另一种是以日本的代表的排斥式悬浮系统（EDS）系统，第三种是我国的永磁悬浮，他利用特殊的永磁材料，不需要其他动力，我国拥有完全自主知识产权。磁悬浮的优点：除了具有速度快之外，还有噪音低、振动小、无磨耗、不受气候条件影响、不污染环境、安全、舒适、节能等优点。该系统采用一系列先进的高技术，使得列车速度高达500kmh以上；目前最高试验速度为552kmh。3、飞机场工程
