土木工程概论节课论文
《土木工程概论》结课报告
过程装备与控制工程专业与土木工
程中的联系
学 院:化学与生物工程学院
专 业:过程装备与控制工程
班 级:过控1401班
姓 名:王晓天
学 号:201407002
完成日期:2015.12.16
众所周知,土木工程出现在我们生活的方方面面,房屋、桥梁、隧道、铁路都能看到土木工程的身影,可见土木工程的重要性。过程装备与控制工程是一个老牌专业,原名“化工过程机械”,是一个交叉性学科,具有较好的工程技术基本素质和综合能力。本篇文章主要探讨过程装备与控制工程与土木工程的联系。过程装备与控制工程是一个偏机械类的学科,土木工程是一个偏工程的学科,它们没有直接联系,但是在各种方面都存在着间接的联系。 关键词:土木工程 过程装备与控制工程 联系
1 土木工程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1土木工程的介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1.1 土木工程的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1.2 土木工程的发展史„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.1.3 土木工程的分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.2 土木工程的基本属性 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.2.1 综合性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.2.2 社会性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„^„„„6
1.2.3 实践性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
1.3 土木工程的发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2 过程装备与控制工程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.1 过程装备与控制工程的介绍„ „„„„„„„„„„„„„„„„„^„„„„7
2.1.1过程装备要控制工程的历史„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
2.1.2 过程装备与控制工程的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
2.2 过程装备与控制工程的核心知识 „„„„^„„„„„„„„„„„„„„„„8 3 过程装备与控制工程与土木工程的联系„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
3.1 直接联系„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
3.2 间接联系„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
3.2.1 机械类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
3.2.2 化学试剂„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 4参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
1 土木工程
1.1 土木工程的介绍
1.1.1土木工程的概述
土木工程它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动,也指工程建设的对象。即建造在地上或地下、陆上或水中 ,直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施,例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。
1.1.2土木工程的发展史
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,后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料,使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪 的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能,可以就地取材,而又易于加工制作。
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,至今还被广泛采用。
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。除应用原有的梁、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。
建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米,直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥,在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔,甚至在地面下铺设铁路,创造出前所未有的奇迹。
为适应钢结构工程发展的需要,在牛顿力学的基础上,材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、施工技术和施工组织设计的理论也随之发展,土木工程从经验上升成为科学,在工程实践和基础理论方面都面貌一新,从而促成了土木工程更迅速的发展。
十九世纪20年代,波特兰水泥制成后,混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材,混凝土构件易于成型,但混凝土的抗拉强度很小,用途受到限制。 十九世纪中叶以后,钢铁产量激增,随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料,其中钢筋承担拉力,混凝土承担压力,发挥了各自的优点。 二十世纪初以来,钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。
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[1]。
1.1.3土木工程的分类
目前中国将土木工程分为:
* 房屋工程
* 铁路工程
* 道路工程
* 机场工程
* 桥梁工程
* 隧道及地下工程
* 特种工程结构
* 给排水工程(现已是一门独立的学科)
* 城市供热供燃气工程
* 交通工程(已经分化出来成为了独立的学科)
* 环境工程
* 港口工程
* 水利工程(已经分化出来成为了独立的学科)
美国将土木工程分为:
* 结构工程(Structural engineering)
* 大地工程(Geotechnical engineering)
* 交通工程(Transportation engineering)
* 环境工程(Environmental engineering)
* 水利工程(Hydraulic engineering)
* 建设工程(Construction engineering)
* 材料科学(Materials science)
* 测量学(Surveying)
* 城市工程(Urban engineering)
* 土力工程
1.2 土木工程的基本属性
1.2.1 综合性
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,如房屋工程、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,也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。 [2]
1.2.2 社会性
土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程设施罗马大斗兽场、 罗马大斗兽场反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌,因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。远古时代,人们就开始修筑简陋的房舍、道路、桥梁和沟洫,以满足简单的生活和生产需要。后来,人们为了适应战争、生产和生活以及宗教传播的需要,兴建了城池、运河、宫殿、寺庙以及其他各种建筑物。许多著名的工程设施显示出人类在这个历史时期的创造力。例如,中国的长城、都江堰、大运河、赵州桥、应县木塔,埃及的金字塔,希腊的巴台农神庙,罗马的给水工程、科洛西姆圆形竞技场(罗马大斗兽场),以及其他许多著名的教堂、宫殿等。
产业革命以后,特别是到了20世纪,一方面是社会向土木工程提出了新的需求;另一方面是社会各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。例如建筑材料(钢材、水泥)工业化生产的实现,机械和能源技术以及设计理论的进展,都为土木工程提供了材料和技术上的保证,因而这个时期的土木工程得到突飞猛进的发展。在世界各地出现了现代化规模宏大的工业厂房、摩天大厦、核电站、高速公路和铁路、大跨桥梁、大直径运输管道、长隧道、大运河、大堤坝、大飞机场、大海港以及海洋工程等等。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境,成为人类社会现代文明的重要组成部分。
1.2.3 实践性
土木工程是具有很强的实践性的学科。在早期,土木工程是通过工程实践,总结成功的经验,尤其是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始,以伽利略和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来,逐渐形成材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学,作为土木工程的基础理论的学科。这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学。在土木工程的发展过程中,工程实践经验常先行于理论,工 程事故常显示出未能预见的新因素,触发新理论的研究和发展。至今不少工程问题的处理,在很大程度上仍然依靠实践经验。
土木工程技术的发展之所以主要凭借工程实践而不是凭借科学试验和理论研究,有两个原因:一是有些客观情况过于复杂,难以如实地进行室内实验或现场测试和理论分析。例如,地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间的变化,至今还需要参考工程经验进行分析判断。二是只有进行新的工程实践,才能揭示新的问题。例如,建造了高层建筑、高耸塔桅和大跨桥梁等,工程的抗风和抗震问题突出了, 才能发展出这方面的新理论和技术 [3]
1.3 土木工程的发展趋势
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,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,国内的电子、计算机等与国外相比还有距离。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。
随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展,施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法,日益走向科学化;有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样,不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率,而且可以解决特殊条件下的施工作业问题,以建造过去难以施工的工程。土木工程专业是一门运用数学、物理、化学、计算机信息科学等基础科学知识,力学、材料等技术科学知识以及相应的工程技术知识来研究、设计和建造工业与民用建筑、隧道与地下建筑、公路与城市道路以及桥梁等工程设施的学科[4]。 2 过程装备要控制工程
2.1 过程装备要控制工程的介绍
2.1.1过程装备与控制工程的历史
我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”,成立于20世纪50年代初期。 专业初创时期, 以苏联模式为蓝本,我们的前辈呕心沥血,把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。
1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国 高校大调整,天津大学、浙江大学、东北大学、华东理工大学、中国矿业大学等,成立“化学生产机器与设备”专业,简称为“化机”专业。
随着全球现代化的需要和发展,在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动控制。因此,为了符合我国现代化发展需要,顺应科技时代的潮流,1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此,一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来,我国先后在60多个高校开设了这一个专业,使得该专业得到了很大的发展。
2.1.2过程装备与控制工程的概述
过程装备与控制工程是大学基础专业之一,简称“过控”,该专业是以过程装备设计基础为主体,过程原理与装备控制技术应用为两翼的学科交叉型专业。所培养的学生能够具有较强的过程装备、机械基础、控制工程、计算机及其它基础理论知识,具有较好的工程技术基本素质和综合能力。培养目标是具备过程机械与设备设计及其控制理论,并具备研究开发、设计制造、运行控制等综合能力的高级科学研究和技术人才。
了解了过程装备与控制工程的历史后我们不难以知道
化工单元-接触塔
化工单元-接触塔
,它也和化工机械一样,分为两大类:
①化工机器。指主要作用部件为运动的机械,如各种过滤机,破碎机,离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。
②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械,如各种容器(槽、罐、釜等)、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器,反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的,一些流体输送机械(如泵、风机和压缩机等)也包含在化工设备的范畴之内。 控制工程指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测,控制,以确保生产工艺有序稳定运行,提高过程装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合现代自动化技术,是现代自动化先进技术与化工机械相结合的,提高了设备的效率[5]。 2.2 过程装备与控制工程的核心知识
本专业将“过程”、“装备”与“控制”这3个相关知识领域有机紧密地结合在一起,是以机械为主,工艺与控制为辅的“一机两翼”的复合型交叉专业。本专业核心知识领域涉及机械工程、热能工程、工艺过程及控制等方面的基本理论和基本知识,包括工程力学、工程图学、机械设计、工程材料、化工(或其他工业)过程、检测与控制技术、过程装备技术等知识领域。此外,本专业还涉及机械加工及机械设计、过程装备特别是压力容器设计等工程技术。 3 过程装备与控制工程和土木工程的联系
3.1 直接联系
土木工程可以根据其分类分为多种有桥梁、隧道、交通工程等,每一种都会用到各种建筑材料如混凝土,水泥、细沙、砾石等,其每一种都回应用到化工过程机械,如制作水泥需要过滤机、破碎机、以及搅拌机等、砾石主要应用破碎机和离心分离机,这些设备都需要化工过程装备与控制工程来设计以及制造。土木工程的方方面面都需要机械来支持,而过程装
备与控制工程恰恰就是一个偏机械的学科,这两个专业就可以优势互补,将过程装备与控制工程中的机械部分与土木工程的力学部分结合,可以制作出与众不同的新的工程施工方法可以使工程施工的效率大大提高。
3.2 间接联系
3.2.1 机械类
土木工程施工需要的大规模器械有很多,在土建施工中需要土石方及筑路机械、桩工机械;、起重机械、水平运输机械、垂直运输机械、混凝土及砂浆机械、加工机械;、泵类机械、焊接机械、动力机械、地下工程机械等;在隧道施工中需要的设备主要有以下大类1、掘进设备:石质隧道常用凿岩台车或风钻; 2、装载设备:常用立爪装岩机或装载机; 3、运输设备:常用梭式矿车(配立爪),自卸车(配装载机); 4、支护设备:如喷浆机,锚杆机,以及喷射机械手等; 5、衬砌设备:如混凝土泵、衬砌台车等。 6、有时还要有清危石、支护稳定性监测、空气质量监测、中线控制测量等设备。
土木工程施工所需要的大部分器械过程装备与控制工程都可以通过自己的所学知识进行制造以及维修,其中属于过程机械,所以说过程装备与控制工程和土木工程可以优势互补。
3.2.2 化学试剂
土木工程施工需要很多化学试剂,如爆破用的炸药,抑尘用的抑尘剂,防冻用的防冻剂、以及防爆用的防爆剂等等土木工程施工所需要的化学试剂都可以由过程装备与控制工程来制造,可见过程装备与控制工程与土木工程的联系。
4.参考文献 [1]华南理工大学远程教育土木工程专业 .华南理工大学远程教育网2015.10.13
[2]申请隧道工程专业承包资质对工程业绩的要求 .资质管家2015.08.22
[3]三峡大学土木工程、水利工程两个一级学科博士点顺利通过 .宜昌新闻2015.01.1
[4]土木工程专业 .土木工程专业2015.04.16
[5] 过程装备与控制工程 .内蒙古工业大学招生办公室.2014.2.11
[6]过程装备及控制工程专业解读与就业.辽宁考试之窗2014.09.25
[7]百度百科 网址:http://baike.baidu.com/link?url=Y7P0LbRb9yXY-gjHshcRvFQdxk6WkbgpKyESisyWXobxd7lGpyjhvYhqyU_K-MNQm83eMB7mkLVNnwE6auIhrq
[8] 百度百科 网址:http://baike.baidu.com/link?url=xkuuJ4sl31bhIWHmmw1Knp8D02or4N9M7qVDDkovHP5_PeLEjPgQRszLgec7f0PFK750F84AhYYG3VzXiIbgiq