人体工程学,或者称为人机工程学、人机工学,是本世纪初发展起来的一门独立的学科,它的宗旨是研究人与人造产品之间的协调关系,通过对人一机关系的各种因素的分析和研究,寻找最佳的人一机协调关系,为设计提供依据。设计是为人类提供生理和心理需求满足的活动,那么,应该说有两个学科是为设计提出人一机关系可靠依据的,即人体工程学和心理学,特别是消费心理学。人体工程学在60 、70 年代有相当显著的发展,对干设计的进步起到很大的促进作用。\x0d\x0a人体工程的中心是解决人机之间关系的问题,其中包括:\x0d\x0al )人造的产品、设备、设施、环境的设计与创造;\x0d\x0a2 )对于人类工作和活动过程的设计;\x0d\x0a3 )对于服务的设计;\x0d\x0a4 )对于人类所使用的产品和服务的合适程度的评估。\x0d\x0a人体工程学的目的是以下两个方面:\x0d\x0al )提高人类工作和活动的效应和效率;\x0d\x0a2 )保证和提高人类追求的某些价值,比如卫生、安全、满足等等。\x0d\x0a人体工程学的接触方式或者工作方法是把人类能力、特征、行为、动机以系统的方法引人设计过程中去。\x0d\x0a其实,自从人类开始制造工具、营造居所以来,就已经有人体工程的因素。因为要满足和适合人体的要求,在工具、用品、建筑设计中必须考虑人的因素,首先是尺寸合适,高低合适,方便使用,设计和制作时更考虑到安全、效率。所以说,人体工程的发展,并不是现代社会的产物,人体工程的开始是在工具制作、建造住宅的行为中自然发展起来的,因此,可以说设计上采用人体因素具有非常长的历史了。但是,作为一门独立的科学,人体工程学则是20 世纪才形成的,它的主要服务对象已经不再是简单的手工产品,而更多地与大工业化的产品密切关联,现代工业的复杂性,使以前完全靠设计师的感觉、靠经验积累的人体工程方式完全落伍,无法适应新的设计需求,因此,是工业化迫使这个学科形成。\x0d\x0a工业化时代的人体工程学发展经历了以下几个阶段的发展:\x0d\x0al )机械时代(1750-1590 年)\x0d\x0a工业革命带来了新的机械和产品,新产生了大量从来没有过的新产品,特别是机械产品,人在使用、操纵这些新产品时出现了以前使用传统产品所没有过的问题,因此,如何在设计新产品时考虑产品与人的物理因素,特别是尺寸因素关系,就成为设计师(当时主要是工程师)考虑的问题之一这个时期的设计主要是简单地为寻找符合使用者的尺度的设计细节,即在设计上注重与人体配合的长短、宽窄、大小尺寸,但是,对于真正的适应性,特别是效率性、安全性,则还没有适当地考虑。因此,这个阶段可以说还没有真正地发展出人体工程学来。\x0d\x0a2 )技术革命时期(1570-1945 年)\x0d\x0a自从1870 年前后开始,由于工业技术发展,进人了技术革命阶段,这个时期主要的特征是能源的广泛采用,称为能源革命时期。上一个阶段的能源主要是蒸汽能源,而这个时期则产生了采用汽油的内燃机、采用电的电动机等等新的能源方式,从根本上改变了技术和生产的面貌。新的能源被农业、工业、运输等采用,新的产品也层出不穷,汽车、飞机、内燃机车、电话、电灯、各种新的机器设备、家用电器、农业机械、各种生产机械和工具等等,在这个阶段被广泛采用,因此,设计问题变得比较复杂起来。第一个阶段单纯考虑人体尺寸的方式,明显表现出它的不足,人-机关系在设计上显得日益重要。\x0d\x0a人体工程学的一个重要的发展刺激因素是20 世纪的两次世界大战。因为战争而导致大量的武器设备生产,如何使武器、兵器、军事工具和设备达到最大效应,使这些产品能够最大可能地适应人的使用要求,变成非常迫切的问题,而军事工业得到国家的全力资助,研究也就得到发展。\x0d\x0a第一次世界大战期间,欧洲主要国家和美国都卷入了战争浩劫,法国、德国、俄国这几个欧洲主要国家都投人了巨大的人力物力,从1914 年到1918 年期间,数以百万计的军人在欧洲大陆混战,伤亡惨重。为了在战场上占上风,各国都一方面投人更大的兵力,另一方面则全力研制新的武器,坦克、飞机、机关枪、大炮等等都迅速投人战场,这些武器虽然具有比以前所有的武器都更大的杀伤能力,但是,由于设计时间短暂,无论是功能、效率还是方便使用方面,都存在很多的问题。如何使现代化武器适合战争需要,提高它们的效率,使武器能够更好地为士兵掌握,成为当时参战各国的政府关注的问题。其中,美国和英国政府更开始考虑在武器和其他战争设备上适应人的设计。适应人的设计是人体工程学在第一次世界大战期间的重大发展,重点已经不仅仅是尺度适合,而是如何全面符合人的需求。人体工程学的发展,到第一次世界大战的战后有了新的进步,工程技术人员开始把研究的注意点转移到如何在工作程序和工作方法上发展出适应人的需求的设计上,开始了关系到人在工作中的适应性。\x0d\x0a第二次世界大战期间,人体工程学的研究变得更加复杂。这个时期的军队使用更加复杂的兵器,而战争设备也比第一次世界大战期间的设备复杂得多。飞机、坦克自不必说,新的大型航空母舰、远程轰炸机、雷达设备等等,都是前所未有的新产品。战争不但在规模上比任何一次战争都要大得多,并且也复杂得多。多兵种协调作战、海陆空立体战争、世界范围的战争计划、世界范围的战争补给协调等等,都使设计面临前所未有的新挑战。除了设计出适应人的产品这个问题之外,此时另外一个主要的设计问题出在不少战争设备、兵器设备在设计上非常不安全,军用车辆的座椅在颠簸运行中不能保障乘员的安全、空降部队的装备设计经常出现恶性故障、坦克乘员无法得到比较好的视野、登陆舰艇作业的困难,等等,各种各样的问题层出不穷,必须通过人体工程学的研究找到如何为作战中的人更好的设计方法成为关键。因此,新的设计开始从以前的为适应人的设计转移到为工作的人的设计上。这是人体工程学的一个新的重大进步。\x0d\x0a3 )为人的思维的设计阶段(1945-)\x0d\x0a自从1945 年第二次世界大战结束以来,世界各国逐渐进人高速度的经济发展阶段。科学技术的迅速发展,特别是自动化技术、电脑技术、通讯技术、材料技术等等的进步,导致大量崭新的产品问世。机械不仅仅是为人省力的工具,它同时能够为人节省思维耗费的时间。从技术角度来说,上述的第一和第二阶段都是为了扩展人的肌肉力量设计的,而战后的人体工程学研究转移到扩大人的思维力量设计方面,使设计能够支持、解放、扩展人的脑力劳动。\x0d\x0a第二次世界大战结束以后,人体工程学的一个重点的发展是从比较集中为军事装备设计服务转人为民用设备、为生产服务,它开始进人制造业、通讯业和运输业,为提高这些范畴的效率、安全、准确水平而得到发展。\x0d\x0a大量的自动化设备、电脑设备都必须采用控制系统,战后的控制系统越来越复杂,无论是简单的汽车仪表盘还是复杂的核电站控制中心,都牵涉到控制效率问题。如何设计出更加具有效率、更加准确的仪表盘,包括显示设备和按钮设备,越来越为设计界关注。这是人体工程学的一个新的发展阶段。\x0d\x0a战后初期阶段称为按钮时期,主要的力量在于控制系统的仪表版设计,特别侧重于各种开关器、各种按钮设计的合理。目的在于使控制系统更加准确、无误、反应快捷。\x0d\x0a人体工程学的研究,到70 年代达到高潮,当时设计界广泛认为人体工程学是能够导致良好设计的重要的、甚至是唯一的途径。一方面,这个学科的研究、发展和运用得到迅速的完善,另外一方面,人体工程学的重要性则在某种程度上被夸大了。可以说,70 年代是人体工程学泛滥、夸大的阶段,也是人体工程学作为一个独立的学科得到理论、试验上的完善化的阶段。随着技术科学的发展,设计的日益成熟,人体工程学在设计中的位置、它的使用方式逐步成熟。\x0d\x0a以下,简单地介绍人体工程学涉及的基本内容。\x0d\x0a人体工程学的研究主要集中在人一机关系方面,它的研究内容包括以下这几个方面:\x0d\x0a人体工程学基本内容:\x0d\x0a1 .什么是人体工程学?对于这个学科的内容、研究对象和研究方法进行综述,其中包括:\x0d\x0a人体工程学的产生、发展、运用和现状\x0d\x0a人体工程学的研究资料基础和收集方法\x0d\x0a2 .信息输人。从信息理论的研究角度入手,必须由输人开始研究,包括如下内容:\x0d\x0a信息输人与处理过程\x0d\x0a视觉显示\x0d\x0a听觉、触觉和嗅觉显示\x0d\x0a语言传达\x0d\x0a3 .人类的输人与输出系统。输人的信息经过脑活动的处理之后,转为输出信号和指令:\x0d\x0a人类的活动:本质与影响\x0d\x0a人类的控制系统\x0d\x0a控制\x0d\x0a手工工具与设备\x0d\x0a4 .工作环境与安排。影响人类活动的主要因素之一是人类存在的空间,包括:\x0d\x0a在工程环境中人体因素的设计\x0d\x0a物理空间与安排\x0d\x0a5 .环境。具体到人造环境因素,包括以下几个重要的内容:O 照明\x0d\x0a环境气氛\x0d\x0a噪音\x0d\x0a运动\x0d\x0a为了提供一个对于人体工程学具体内容比较详细的了解,以下,就人体工程学中有关人一机系统关系这一个因素的内容进行简单的介绍,以补充有关人体工程学内容的解释。一、人一机系统的大环境\x0d\x0a(一)我们使用的环境:\x0d\x0a1 .人一机系统(机在此代表所有的人造产品和环境)2 .物理环境,包括两个方面:\x0d\x0a( l )人类使用的物理空间,以及相关的设备。这里包括直接空间和间接空间;\x0d\x0a( 2 )物理空间的附属因素,比如照明、环境气氛(包括污染水平),噪音等;\x0d\x0a3 .个人用品与保护用品。\x0d\x0a(二)人一机系统的种类:\x0d\x0a1 .人工系统:\x0d\x0a2 .机械系统;\x0d\x0a3 .自动系统。\x0d\x0a(三)系统的基本功能:\x0d\x0a系统的功能关系和运作程序:\x0d\x0a系统储存\x0d\x0a信息输人-感觉(信息接受)-信息处理和决定行动(具体控制或者通讯)-输出\x0d\x0a二、人体工程学的数据基础-人体工程学的研究方法\x0d\x0a(一)研究确定;\x0d\x0a(二)不同的种类;\x0d\x0a(三)抽样;\x0d\x0a(四)数据和资料的收集;\x0d\x0a(五)数据和资料的分析;\x0d\x0a(六)标准的确立;\x0d\x0a(七)标准的种类:\x0d\x0a1 .人类表现的度量标准;\x0d\x0a2 .心理反应的标准;\x0d\x0a3 .主观反应标准;\x0d\x0a4 .事故频率。\x0d\x0a三、信息输人和程序\x0d\x0a信息输入经过神经系统的过程:感觉-短期储存-选择筛选-有限渠道-输出渠道-效应-储存-有条件地储存\x0d\x0a(一)人类记忆中的信息\x0d\x0a(二)人类反应中的信息\x0d\x0a(三)影响人类信息接收的因素:\x0d\x0a1 .噪音与信号感觉体系(TSD) ;\x0d\x0a2 .速度负担与刺激负担;\x0d\x0a3 .时间的享有:\x0d\x0a4 .视觉输人量的享有。\x0d\x0a四、视觉\x0d\x0a(一)视觉的过程;\x0d\x0a(二)视觉的敏锐性;\x0d\x0a(三)不同种类的视觉敏锐性;\x0d\x0a检验视觉敏锐性的通常方法:最低分辨能力敏锐性测试(MSA)\x0d\x0a(四)视觉对色彩的选择与反应区别;\x0d\x0a(五)黑暗适应能力;\x0d\x0a(六)亮度对比能力;\x0d\x0a(七)照明;\x0d\x0a1 .时间因素\x0d\x0a2 .照度\x0d\x0a3 .眩光度(Glare )\x0d\x0a4 .多种因素的组合\x0d\x0a5 .运动与照明的关系\x0d\x0a(八)年龄(经验)与照明识别的关系。\x0d\x0a五、定量性视觉显示设计\x0d\x0a(一)基本定量性视觉显示设计:\x0d\x0a1 .移动尺度针,固定尺度表;\x0d\x0a2 .固定尺度针,称动尺度表;\x0d\x0a3 .数字显示。\x0d\x0a(二)可读性和可读能力:\x0d\x0a可读性设计的几种基本方法:\x0d\x0a1 .组合纵向式;\x0d\x0a2 .组合圆圈式;\x0d\x0a3 .数字分开式;\x0d\x0a4 .圆圈分开式。\x0d\x0a(三)定量显示设计的特殊性质:\x0d\x0a1 .尺度表单位的长度,第一个单位最好是在 英尺左右;\x0d\x0a2 .尺度表的标识;\x0d\x0a3 .尺度表数字的进阶方式:0 , l , 2 , 3 ,\x0d\x0a5 , 15 , 25 , 10 , 100 , 1000 ,\x0d\x0a4 .指针设计;\x0d\x0a5 .定量显示设计的综合因素。\x0d\x0a(四)定性视觉显示设计:\x0d\x0a1 .定性设计的定量基础;\x0d\x0a2 .色彩与图案作为定性视觉显示设计的方法;\x0d\x0a3 .信号和紧急灯光设计:对信号与紧急灯光的反应;尺寸;\x0d\x0a照明情况;\x0d\x0a暴露时间;\x0d\x0a光线的色彩;\x0d\x0a闪光的频率;\x0d\x0a光线的背景。\x0d\x0a(五)形状显示设计:\x0d\x0a飞机位置显示设计\x0d\x0a(六)平面视觉显示设计:关系因素;\x0d\x0a各种图表选择;\x0d\x0a纵横图表选择;\x0d\x0a色彩种类多少控制;\x0d\x0a阅读能力判断;\x0d\x0a举例:地下铁图表\x0d\x0a(七)数字或字母视觉显示设计\x0d\x0a1 .字体\x0d\x0a笔划宽度;\x0d\x0a字体比例宽度;\x0d\x0a字体选择;\x0d\x0a字体尺寸大小选择。\x0d\x0a2 .阅读能力的判断\x0d\x0a3 .电子显示设计时字体的选择\x0d\x0a4 .电子与数字混合一起时的阅读能力判断\x0d\x0a(八)视觉符号和代号\x0d\x0a1 .视觉符号:数字、字母、形状、位置符号、色彩五种视觉符号与代号;\x0d\x0a视觉符号与代号和色彩有非常密切的关系;\x0d\x0a2 .符号的设计:\x0d\x0a( l )直接解释法:一目了然的图形;\x0d\x0a( 2 )间接解释法:注意:\x0d\x0a解释人的背景,文化,教育,误差水平\x0d\x0a( 3 )反应时间测试。\x0d\x0a(九)道路与交通标志:\x0d\x0a1 .符号与文字的比较;\x0d\x0a2 .具体的道路和交通标志应用。\x0d\x0a(十)特殊情况显示设计:\x0d\x0a(十一)视觉显示设计的一般注意规律:\x0d\x0a1 .定量尺度表:\x0d\x0a数码与开窗式设计比较合适,前提是有足够的阅读时间;长尺度表,采用移动尺度比固定尺度合适。\x0d\x0a2 .定性显示设计:\x0d\x0a采用固定尺度,移动针比较合适;\x0d\x0a如果有一批显示内容,采用圆圈式尺度,利用时钟方式安排,比较容易阅读。\x0d\x0a3 .信号与紧急光线设计:\x0d\x0a如果尺寸小,必须持续照明和显示;\x0d\x0a如果北京色彩反差水平低,必须采用红色。\x0d\x0a闪光时间可以在1-10 秒之间,容易为人觉察。\x0d\x0a4 .形状显示设计:\x0d\x0a背景固定,形状移动;\x0d\x0a形状与线条混合采用,比较容易识别。5 .数字与字母显示设计:\x0d\x0a最重要的因素是字体、尺寸、对比关系;字母或者数字应该按照三个或者四个一组组合,增进短时记忆;\x0d\x0a字体的长宽比例非常重要。\x0d\x0a6 .符号设计:\x0d\x0a重要因素:形状与背景,形状的边缘,完整,简单,统一六、语言传达\x0d\x0a(一)语言的本质;\x0d\x0a(二)语言的要素:元音与辅音\x0d\x0a(三)语言的密度;\x0d\x0a(四)语言的频率分布;\x0d\x0a(五)语言的明确水准。\x0d\x0a七、人类的输人与输出系统\x0d\x0a(一)人类的活动:本质和效应:\x0d\x0a1 .人体运动的生物工程学基础:骨骼结构\x0d\x0a肌肉结构\x0d\x0a神经系统对于肌肉结构的控制\x0d\x0a2 .人体运动的种类:\x0d\x0a舒展\x0d\x0a扩展\x0d\x0a扭转\x0d\x0a推动\x0d\x0a细节分析\x0d\x0a3 .运动的度量方法:骨骼运动影响的度量;肌肉运动的度量;精神活动的度量;主观和客观反应性。\x0d\x0a4 .表现度量\x0d\x0a5 .人体物理活动的能源消耗度量:按照劳动水平分等级;按照运动水平分等级;按照活动水平分等级。\x0d\x0a6 .力量的持续性:手臂的力量;\x0d\x0a手臂力量的持续性;下肢的力量;\x0d\x0a下肢力量的持续性;\x0d\x0a其它部分的力量与持续性分析。\x0d\x0a7 .运动的速度和准确性:\x0d\x0a反应时间;\x0d\x0a简单反应时间;\x0d\x0a选择反应时间。\x0d\x0a8 .定点活动方式:\x0d\x0a定点活动的时间与运动尺度;\x0d\x0a定点活动的方向;\x0d\x0a定点活动的盲点;\x0d\x0a持续性活动;\x0d\x0a受控的运动;\x0d\x0a重复的运动;\x0d\x0a静止反应。\x0d\x0a9 .体力劳动:\x0d\x0a举提劳动:频率与能源的消耗,频率的高低\x0d\x0a携带劳动:\x0d\x0a推动劳动。\x0d\x0a10 .工作负担:\x0d\x0a工作负担的定义;\x0d\x0a工作负担和能力;\x0d\x0a工作负担和压力;\x0d\x0a压力的影响;\x0d\x0a工作因素对于工作负担的影响作用。\x0d\x0a八、人类控制系统:\x0d\x0a(一)人类输人与输出渠道:感觉反应渠道:视觉、听觉、触觉、嗅觉反应。\x0d\x0a1 .输人与输出之间的关系;\x0d\x0a2 .影响人类控制系统的因素。\x0d\x0a(二)显示与控制的物理安排:\x0d\x0a以煤气炉灶设计为例\x0d\x0a(三)旋转式设计与控制效率:顺时针与逆时针方向设计;汽车方向盘设计。\x0d\x0a(四)追踪作业的实质:输入与输出的追踪;\x0d\x0a追踪设计;\x0d\x0a设计系统的次序;\x0d\x0a追踪设计的促进与支援方法;\x0d\x0a影响追踪设计的因素;\x0d\x0a显示的种类:迫寻和补偿式追踪显示的误差;\x0d\x0a对以前追踪的复查;\x0d\x0a参与;\x0d\x0a频率与自我追踪频率关系;\x0d\x0a追踪的时间差。\x0d\x0a九、控制设计\x0d\x0a(一)控制的功能\x0d\x0a(二)控制的种类:\x0d\x0a手指按钮;\x0d\x0a脚踏;\x0d\x0a简单开关;\x0d\x0a旋转式开关;\x0d\x0a旋钮;\x0d\x0a旋转手柄;\x0d\x0a方向盘;\x0d\x0a手柄;\x0d\x0a脚开关。\x0d\x0a(三)开关的识别\x0d\x0a以上是有关人一机关系和人一机关系控制系统的基本内容,人体工程学还包括其它的几个范畴,即:\x0d\x0a一、工作环境与安排;\x0d\x0a二、在工程环境中人体因素的设计;\x0d\x0a三、物理空间与安排;\x0d\x0a四、有关环境因素的几个主要方面,即照明、环境气氛、噪音和运动影响等等。\x0d\x0a对于这几个范畴的具体内容,也都有同样详细的研究。这些成果对干设计来说,起到很重要的促进作用。因为本书篇幅有限,在此不可能具体全部介绍。\x0d\x0a必须注意到的是:人体工程学80 年代以来的一个重大的发展,是从人与他的生存、工作、娱乐环境的关系、从人与环境的心理关系方面进行了深人的研究,因此导致了一个界于人体工程学、心理学、行为科学、社会学等学科之间的新边缘学科-环境心理学(environmental Phychology)的产生。
人机工程学在欧洲是以劳动科学为基础发展起来的,英国有欧洲开展人机学研究最早的国家,于1950年成立了英国人机学研究会,1957年创办会刊《Ergonomics》。美国于1957年成立人类因素工程学会,同时发行了会刊。日本于1963年成立日本人间工学研究会。苏联、德国、法国、荷兰、瑞典、丹麦、芬兰、澳大利亚等国也先后开展了人机工程学的研究。1960年成立国际人机学协会。我国进入80年代以后,也开始人机工程学的研究。关于人机工程学的研究命名,各国有所不同,侧重点也各不相同。欧洲称作Ergonomics(人机学),美国称作Human Engineering(人类工程学)和Human Factors Engineering (人类因素工程学),日本称为人间工学,目前普遍采用的是Ergonomics,我国曾译为人类工效学,人机工程学、人机学等。
土木工程大学本科毕业论文篇2 浅析土木工程施工质量管理 摘要:土木工程项目实施过程中重点加强对于施工质量的管控是必不可少的,尤其是随着当前土木工程项目实施构建中复杂性越来越突出的发展趋势,这种质量方面的影响因素同样也越来越多,进而也就更加需要从质量管理方面入手进行严格把关和控制。本文就重点针对土木工程项目施工质量管理工作的落实,从现阶段存在的各类问题以及相应的解决优化措施入手进行了简要的分析和论述。 关键词:土木工程施工项目;质量管理;影响因素;对策 1引言 在当前我国现阶段社会发展过程中,相应的土木工程项目越来越多,这些土木工程项目的具体施工建设确实也在较大程度上有效促进了我国社会的快速发展,并且在很多方面都发挥出了较为理想的积极作用价值,需要引起高度重视。当然,相应土木工程项目作用效果的呈现还需要以其具备较高的质量为基本前提,这也就需要在土木工程项目施工过程中,切实做好对于质量方面的管控,促使其能够形成较为理想的施工质量效果,有效规避以往施工操作过程中可能最为常见的一些缺陷影响。 2土木工程施工项目质量影响因素分析 结合现阶段土木工程项目施工建设工作的实施操作过程来看,为了较好提升其质量管理效果,尽可能确保相应土木工程项目施工建设能够具备理想的质量水平,必须要促使相应质量管理工作具备理想的方向性,这种方向性方面的明确也就需要针对相应的各个影响因素进行分析,当前比较突出的土木工程施工质量影响因素有以下几点: (1)设计方面的影响。 对于土木工程项目实施操作工作的具体落实而言,其施工操作的执行主要就是参考设计方案进行处理,由此可见,如果设计方案中存在着较为明显的缺陷问题的话,势必会影响到最终土木工程项目的施工效果,产生一些质量问题,这一方面的影响是比较常见的。围绕着设计方面存在的问题和影响因素来看,其一方面和设计单位存在着密切的联系,如果设计单位的能力不理想,导致其设计方案中存在着较多的缺陷问题,错漏百出,最终也就必然会带来施工质量方面的不利干扰;另外一方面,施工人员对于设计方案的了解不准确同样也是比较重要的一个影响问题表现,尤其是不注意设计图纸中的相应标注内容,仅仅依据自身的经验进行施工处理,进而也就容易产生理解偏差。 (2)施工材料方面的影响。 从土木工程项目施工质量的影响因素方面进行分析,其施工材料方面的干扰和影响同样也是必不可少的一个突出问题,尤其是随着当前土木工程项目对于施工质量要求的不断提升,相应的施工材料方面需求也正在不断加强,如果随意选择和应用施工材料的话,很可能会导致其施工质量受损。另外,从当前我国施工材料市场的发展中来看,随着相应施工材料种类的不断增加,以及施工材料售卖方的增加,其中必然也会导致其充斥着较多的劣质产品,这些劣质产品的存在也就很可能会导致其在施工过程中表现出一定的质量问题,施工效果不佳。 (3)施工现场方面的影响。 对于土木工程项目施工质量问题的产生来看,其在施工现场方面同样也存在着较多的影响因素和问题,并且该方面的表现同样也是比较复杂的,土木工程项目自身规模的提升,更是会导致其相应的施工现场环境方面出现较多的隐患问题,对于最终施工质量产生较大影响。结合这种施工现场存在的影响因素来看,其主要表现在施工现场内以及外界环境两个方面,施工现场内部的影响主要就是指其在施工材料的堆放以及施工技术的操作落实中存在着一些不合理之处,进而带来较为直接的施工质量问题;而对于施工现场外界环境因素的干扰和影响来看,其则主要就是指一些天气变化或者是不可抗力的产生而对于土木工程项目施工质量产生较大干扰。 (4)施工管理方面的影响。 对于土木工程项目施工过程中质量问题的产生和遗漏来看,其必然也会和管理不全面和不严格存在较为直接的联系,这种施工管理方面的影响在当前同样也存在着较为突出的表现。从现阶段土木工程项目施工管理的执行中来看,其虽然可供选择和应用的管理手段越来越先进,但是其落实效果却并不是特别理想,依然存在着较多的不恰当之处。这种施工管理方面的问题主要表现在施工质量管理制度不完善以及施工质量管理人员能力不佳,施工质量管理制度的不完善也就很可能导致一些施工对象得不到有效监管,最终形成质量缺陷问题,而施工质量管理人员自身的能力和素质不佳,则会导致其相应的管理任务落实不理想,最终同样也会形成一定的干扰和影响。 3土木工程施工项目质量管理对策 围绕着上述土木工程项目在施工建设过程中能够影响其质量效果的各个因素来看,为了较好提升其施工质量水平,必须要从管理方面予以控制,其中比较有效地管理对策可以从以下几个方面入手: (1)加强设计方案的审查分析。 为了确保后续土木工程项目在实施过程中具备较为理想的操作效果,降低因为施工操作偏差而带来的一些质量问题,必须要首先明确如何进行施工处理,尤其是对于施工操作过程中如何落实相应的施工技术手段进行分析,这也就需要从设计方案入手进行审查,促使施工人员能够按照设计图纸的具体指导和约束进行落实。这种设计方案方面的审查工作需要协同设计人员进行共同处理,如此才能够保障相应设计方案能够在实际的施工操作中得到有效应用。 (2)加强对于施工材料的严格管理。 为了较好规避施工材料方面带来的不良威胁和影响,还需要在整个土木工程项目施工过程中加强对于施工材料的严格管理和控制。这种施工材料的管理需要首先把好源头关,尤其是要重点针对施工材料的采购进行严格审查,对于所采购施工材料的质量进行抽查和试验检测,进而也就能够规避可能出现的一些劣质材料以次充好问题;此外,还需要在各类施工材料的实际应用过程中进行全方位管控,确保其在类型以及数量方面均能够具备理想的作用效果,避免使用出现偏差的问题。 (3)加强对于施工现场的全面管控。 土木工程项目施工现场的严格把关和控制同样也是较好提升其施工质量效果的重要前提条件,这种施工现场的管控同样也需要从施工操作基本环境以及外界环境两个方面进行分析控制。首先从施工现场入手进行规范,促使其材料的摆放、施工现场电力线路的铺设、机械设备的运行以及施工人员的操作平台,都能够得到较好的设置,如此也就能够保障施工现场各项操作有序开展的前提下,确保施工质量效果;而对于外界环境方面存在的威胁和影响而言,则需要重点加强全面监控,相应的监控操作也就可以为具体的预防提供较强参考价值,降低其不利威胁和影响。 (4)提升自身管理水平。 从土木工程项目施工质量管理水平提升方面进行优化也是比较重要的一个方面,这种自身管理水平的提升优化需要首先把握好对于施工质量管理制度的完善和健全,尤其是对于土木工程项目施工操作过程中涉及到的各个管理任务,必须要进行细化,将细化后的施工质量管理任务进行有效分配,构建较为合理的施工质量管理责任制度,进而也就能够依托这一责任制度进行有序管控,提升质量管理的实效性;另外,为了较好提升其施工质量管理水平,还需要重点从施工质量管理人员入手进行培训和教育,促使其能够具备较为理想的施工质量管理意识,并且能够学会如何运用各类先进的管理技术手段进行现场操作管控,将各个方面的质量干扰和影响降到最低。 4结束语 综上所述,对于土木工程施工项目的施工质量管理工作而言,其必要性是比较突出的,并且随着当前土木工程项目的发展,其复杂性也正在不断提升,需要具体施工质量管理人员不断提升自身管理能力和综合素质,在此基础上,针对整个土木工程项目全过程进行有效管控和约束,尽可能降低质量问题出现几率。 参考文献: [1]许长江.谈土木工程施工项目质量管理的加强[J].四川水泥,2016(7):218+57. [2]徐明晶.提升土木工程施工项目质量管理的对策[J].住宅与房地产,2016(6):142. [3]廖翔.如何加强土木工程的施工项目质量管理[J].科技经济导刊,2016(5):198. [4]张晓玲.加强土木工程施工项目质量管理的措施[J].企业科技与发展,2015(17):97~98. [5]胡春锦.论加强土木工程施工项目质量管理的对策[J].赤峰学院学报(自然科学版),2015(4):24~26. [6]王明,邓冬冬.探讨提升土木工程施工项目质量管理的对策[J].门窗,2013(1):227+229. 猜你喜欢: 1. 土木工程本科毕业论文 2. 土木工程毕业论文范文 3. 土木工程毕业论文范本 4. 浅谈土木工程毕业论文 5. 关于土木工程毕业论文范文
土木工程——一个平实而又重要的学科国务院学位委员会在学科简介中为土木工程所下的定义是:“土木工程(civil engineering)是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指工程建设的对象,即建造在地上、地下、水中的各种工程设施,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等专业技术。”土木工程是一个专业覆盖面极广的一级学科。英语中“civil”一词的意义是民间的和民用的。“civil engineering”一词最初是对应于军事工程(military engineering)而诞生的,它是指除了服务于战争设施以外的一切为了生活和生产所需要的民用工程设施的总称,后来这个界定就不那么明确了。按照学科划分,地下防护工程、航天发射塔架等设施也都属于土木工程的范畴。土木工程的平实性和重要性首先在于它是国家的基础产业和支柱产业,是开发和吸纳我国劳动力资源的一个重要平台,由于它投入大、带动的行业多,对国民经济的消长具有举足轻重的作用。改革开放后我国国民经济的持续高涨,土建行业的贡献率达到l/3,近年来我国固定资产的投入接近甚至超过GDP总量的50%,其中绝大多数都与土建行业有关。随着城市化的发展,这一趋势还将继续呈现增长的势头。相对于机械工程等传统学科而言,土木工程诞生得更早,其发展及演变历史更为古老。同时,它又是一个生命力极强的学科,它强大的生命力源于人类生活乃至生存对它的依赖,甚至可以毫不夸张地说,只要有人类存在,土木工程就有着强大的社会需求和广阔的发展空间。随着技术的进步和时代的发展,土木工程不断注入新鲜血液,显示出勃勃生机。其中工程材料的变革和力学理论的发展起着最为重要的推动作用。土木工程的发展史应该首先讨论古代土木工程,上溯可以从公元前50世纪左右的西安半坡村遗址、公元前26世纪的埃及金字塔、公元前3世纪的都江堰一直延伸到中世纪以后意大利文艺复兴时期(15世纪~16世纪)的比萨斜塔、巴黎圣母院、佛罗伦萨教堂等著名的土木建筑工程。这是土木工程发展史上一段悠久而又辉煌的时期. 18世纪下半叶以瓦特发明蒸汽机为标志的产业革命带动了近代土木工程的发展,1824年英国人J.阿斯普汀发明了波特兰水泥,1856年转炉炼钢成功,为土木工程提供了充分而坚实的物质基础。二战后,随着世界经济的复苏,各国都大量投资于各种基础设施。欧洲、美国和日本的高速公路,德国莱茵河和法国塞纳河上的许多斜拉桥,欧、美、日等许多大城市高层建筑和地铁的发展,大跨飞机库、体育馆、航空港站、核电站,以及由日本和丹麦两个岛国从20世纪60年代起率先启动的跨海工程,如海底隧道和跨海大桥纷纷兴建,构成了现代土木工程的辉煌时期。现代土木工程早已不是传统意义上的砖瓦灰砂石,而是由新理论、新材料、新技术、新方法武装起来的为众多领域和行业不可缺少的大型综合性学科,是一个古老而又年轻的学科。综上所述:土木工程是一个历史悠久、生命力强、投入巨大,对国民经济具有拉动作用,专业覆盖面和行业涉及面极广的平实而又重要的一级学科和大型综合性产业。希望对你有帮助~
我爱土木工程看中国, 一百年看上海, 五百年看北京, 两千年看西安, 三千年看山西. 看山西的什么? 看人文,看地理,更是看建筑.山西北部有大同恒山悬空寺,朔州应县木塔,中部有太原晋 祠,祁县乔家大院,平遥古城,南部有临汾尧庙,晋城皇城相府.这一座座历经千年的古老 建筑一直在为后世讲述着山西古老的历史,文化. 我是个土生土长的山西人,有人说山西人恋家,我觉得没什么不好,反以此为荣.就是 因为山西人恋家, 所以山西才有那么多宅院式古建筑完整的保留下来. 现在中国发展的非常 快,当然山西也不例外,记得在小学的时候我们家还住在几家一院的小平房里,在初中的时 候我家搬进了两室一厅宽敞的楼房中, 现在的家属区都已全部成了百平米的单元楼. 人们生 活水平的提高, 居住条件的改善, 使我们的生活质量越来越高. 我的老家在翼城的一个山村, 一放暑假我就会回那去避暑,住在冬暖夏凉的窑洞里,没有学习的压力,避开城市的喧嚣, 让心灵静一静.这就是建筑给我最初的概念——住房. 高考后填报志愿,我就是选专业不挑学校,这时"土木工程"这个词汇才让我第一次接 触.我一直很自信自己的想象力和动手能力,而且也挺喜欢建筑这个行业.当我看到山西农 业大学有个"农业建筑环境与能源工程(土木工程方向) "专业时,就填报了这个专业,是 "土木工程"这四个字把我带到了山西农大,把我带进了建筑行业. 由于是农大,专业名字当中又有"农业" ,我就对自己的专业有点不自信,经常调侃的 说自己是"盖猪圈的" ,可我又听高年级的学长说从我们这届"建环"就不一样了,具体怎 么不一样我一直是含含糊糊,不太清楚.王双喜老师在第一节"土木工程概论"课上就把这 个问题给我们讲清楚了,我们这届"建环"已经不局限与农业建筑了,而是真正的土木工程 了.这让我对专业更加期待了,对未来更有了美好的憧憬. 王老师没按课本上的内容给我们讲这门课,而是在给我们谈他自己对土木工程的理解, 想法.书本是可以自己去看的,可老师讲的是书本上没有的,更是很实际的东西. 老师讲土木工程中最重要的是建筑安全, 无论一个建筑是住房, 教室, 工厂或是写字楼, 还是水里工程,国防工程,安全都是首当其冲的.安全不保,何谈建筑.记得老师上课时举 过一个建筑安全事故的例子, 说得是山西侯马在建一个汽车站时, 候车厅刚封顶没多久就塌 了.很惭愧,我就是侯马人,那是由于建筑施工单位为了赶工期,在柱的混凝土浇筑后没等 完全硬化就强行封顶,导致屋顶坍塌,造成了两人死亡数人受伤的悲剧.我们搞建筑的无论 身兼何职,无论搞什么工程,都要把安全始终放在第一位. 我们国家现在正在建设节约型社会, 提倡与大自然和谐相处, 这又给我们建筑业提出了 新课题,将来我们要搞的建筑要环保,要节能,还要智能.就拿节能来说吧,全球每年消耗 的能源的 40%是用在了住宅上,如果我们能在建筑的每一个细节上把能耗降到最低,那么 不但做到了节能,而且可以腾出更多资金用到别处.例如住宅中的保温分外墙保温,内墙保 温和墙内保温,现在最常用的也是最节能的就是外墙保温. 以上谈到的都还只是建筑施工上现在比较关注的. 要搞一个建筑项目, 之前需要很多准 备,那都是必要的步骤,就是管理.建筑是个多行业一起协作,共同完成的,单靠一个施工 单位,它也是巧妇难为无米之炊.要完成一项工程要有以下九个环节: 一, 可行性研究报告 要求由一个相应资质的直属单位来写一个报告, 内容是关于 为什么要搞某个工程,它的建筑规模,土地从哪里来,资金从哪里来,保障措施等等. 二, 上报主管单位审批 三, 勘探 四, 建筑设计 五, 设计审查 审查结构,强度能否达到指标. 六, 执照 到当地的建筑部门领取建筑许可证,卫生许可证,土地使用证,文物保 护证,建筑安全许可证,用电安全许可证,销售许可证,营业执照等等. 七, 招标 预算工程要招标,建筑工程要招标,监理单位要招标,材料供应也要招 标. 八, 建筑施工 施工分为地基工程施工,基本框架工程施工和安装工程施工. 九, 工程验收 通过对"土木工程概论"的学习,我对土木工程有了比较科学,专业的了解.有很多环 节,就会有很多将来就业的方向,我越来越对这个复杂但很具挑战性的行业感兴趣.我将来 想成为一名建筑设计师,设计一个可以像"鸟巢""水立方"那样可以代表一个时代,永载 , 史册的建筑. 这是我的一个构想:我要在我的家乡侯马,建一座综合性大学,大学的主体只有一栋建 筑.从远处看它就像一个多层的花架,它会有很多层,每一层之中都有它的子建筑,比如每 一层中有五六层的楼房,有运动场,有小树林,还可能有人造小太阳,山,河等等,每一层 就像是一个主题公园.学校的能源全是太阳能,风能等可再生能源,建筑整体可抗 12 级地 震.它他将会使山西给世界一个惊喜. 梦想+行动+坚持=成功,我要学的东西还有很多,一个"土木工程概论"只是让我了解 我以后要干什么, 以后要怎么干还需要自己去努力学习专业知识, 丰富与建筑有关的其他专 项知识. 我爱土木工程,我要让世界不只是"三千年看山西" ,还要让世界"明天看山西" .
中国古代桥梁的辉煌成就举世瞩目,曾在东西方桥梁发展史中,占有崇高的地位,为世人所公认。但我国古代的桥,形式种类繁多,发展演变过程漫长,这恐怕就未必为人尽知了。在人为桥梁之前,自然界由于地壳运动或其他自然现象的影响 ,形成了不少天然的桥梁形式。如浙江天台山横跨瀑布上的石梁桥,江西贵溪因自然侵蚀而成的石拱桥(仙人桥)以及小河边因自然倒下的树干而形成的 “独木桥”,或两岸藤萝纠结在一起而构成的天生“悬索桥”等等。人类从这些天然桥中得到启示,便在生存过程中,不断仿效自然。开始时大概是利用一根木料在小河上,或氏族聚居群周围的壕沟上搭起一些独木桥(桥之所以始称“梁”,也许便是因这种横梁而过的原故),或在窄而浅的溪流中,用石块垫起一个接一个略出水面的石蹬,构成一种简陋的“跳墩子”石梁桥(后园林中多仿此原始桥式,称“汀步桥”、“踏步桥”)。这些“独木桥”“跳墩子桥”便是人类建筑的最原始的桥梁,以后随着社会生产力的发展,不断由低级演进为高级,才逐渐产生各种各样的跨空桥梁。第一阶段以西周、春秋为主,包括此前的历史时代,这是古桥的创始时期。此时的桥梁除原始的独木桥和汀步桥外,主要有梁桥和浮桥两种形式。当时由于生产力水平落后,多数只能建在地势平坦,河身不宽、水流平缓的地段,桥梁也只能是写木梁式小桥,技术问题较易解决。而在水面较宽、水流较急的河道上,则多采用浮桥。 第二阶段以秦、汉为主,包括战国和三国,是古代桥梁的创建发展时期。秦汉是我国建筑史上一个璀灿夺目的发展阶段,这时不仅发明了人造建筑材料的砖,而且还创造了以砖石结构体系为主题的拱券结构,从而为后来拱桥的出现创造了先决条件。战国时铁器的出现,也促进了建筑方面对石料的多方面利用,从而使桥梁在原木构梁桥的基础上,增添了石柱、石梁、石桥面等新构件。不仅如此,它的重大意义,还在于由此而使石拱桥应运而生。石拱桥的创建,在中国古代建桥史上无论是实用方面,还是经济、美观方面都起到了划时代的作用。石梁石拱桥的大发展,不仅减少了维修费用、延长了桥的使用时间,还提高了结构理论和施工技术的科学水平。因此,秦汉建筑石料的使用和拱券技术的出现,实际上是桥梁建筑史上的一次重大革命。故从一些文献和考古资料来看,约莫在东汉时,梁桥、浮桥、索桥和 拱桥这四大基本桥型已全部形成。 第三阶段是以唐宋为主的,包括两晋、南北朝和隋、五代时期,这是古代桥梁发展的鼎盛时期。隋唐国力较之秦汉更为强盛,唐宋两代又取得了较长时间的安定统一,工商业、运输交通业以及科学技术水平等十分发达,是当时世界上最先进的国家。东晋以后,由于大量汉人贵族官宦南迁,经济中心自黄河流域移往长江流域,使东南水网地区的经济得到大发展,经济和技术的大发展,又反过来刺激桥梁的大发展。因此,这时创造出许多举世瞩目的桥梁,如隋代石匠李春首创的敞肩式石拱桥--赵州桥,北宋废卒发明的叠梁式木拱桥--虹桥,背诵创建的用筏形基础、植蛎固墩的泉州万安桥,南宋的石梁桥与开合式浮桥相结合的广东潮州的湘子桥等。这些桥在世界桥梁史上都享有盛誉,尤其是赵州桥,类似的桥在世界别的国家中,晚了七个世纪方才出现。纵观中国桥梁史,几乎所有的重大发明和成就,以及能争世界第一的桥梁,都是此时创建的。 第四阶段为元、明、清三朝,这是桥梁发展的饱和期,几乎没有什么大的创造和技术突破。这时的主要成就是对一些古桥进行了修缮和改造,并留下了许多修建桥梁的施工说明文献,为后人提供了大量文字资料。此外,也建造完成了一些像明代江西南城的万年桥、贵州的盘江桥等艰巨工程。同时,在川滇地区兴建了不少索桥,索桥建造技术也有所提高。 到清末,即1881年,随着我国第一条铁路的通车,迎来了我国桥梁史上的又一次技术大革命。
桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主,载重不大,桥面纵坡可以较陡,甚至可以铺设台阶。在有重载马车之后,载重量逐步加大,桥面纵坡也必须使之平缓。这时的桥梁材料仍以木、石为主,铸铁和锻铁很少使用。 从桥梁的原始雏形——堤梁(及在浅滩溪涧中筑起一个个石堤,堤间流水,人从石堤上跨越)、独木桥、浮桥(架设在船只上的桥)和石拱到现在超千米跨度的悬索桥,桥梁工程在几千年的时间里发展可谓翻天覆地。然而桥梁工程能拥有这翻天覆地的发展取决于工程材料和工程技术迅猛发展的有力推动。在原始社会里,懵然无知的古人类还只是追求有一个起身的洞穴和能填饱肚子的食物,还不会想到桥。然而随着社会的发展,人类文明的进步,交通的不断发展,人们开始创造了桥。然而那时工程材料的使用仅限于天然的木和石块,且工程技术非常落后,所以人们只能建造简单的桥——堤梁、独木桥和简单的石拱。世界上现存最古老的石桥在希腊的伯罗奔尼撒半岛,是一座用石块干垒的单孔石拱桥,距今3500年左右建成。我国古代桥梁工程技术的发展在当时处于世界领先地位。公元590——608年建造在河北省赵县(叫)河上留存至今的隋代敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥,即赵州桥。该桥全长,桥面宽约10m,采用28条并列的石条砌成拱券形成。拱券矢高。拱上设有4个小拱,既能减轻桥身自重,又便于排洪,且更显美观。该桥无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高成就,是世界上最早的敞肩式拱桥,早于欧洲同类桥约1000年。近代土木工程的时间跨度为从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间。这个时期内土木工程的主要特征有:——有力学和结构理论作为指导;——砖、瓦、木、石等结构建筑材料得到日益广泛的使用;混凝土、钢材、钢筋混凝土及早期的预应力混凝土得到发展;——施工技术进步很大,建造规模日益扩大,建造速度大大加快。在这个时期内,以下几件大事对桥梁工程的影响巨大: (1)意大利学者伽利略在1638年出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中论述了建筑材料的力学性质和梁的强度,首次用公式表达了梁的设计理论。 (2)英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律它们是土木工程设计理论的基础。 (3)瑞士数学家欧拉1744年出版《曲线的变分法》建立了柱的压屈理论,得到计算柱的临界受压力的公式,为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。 (4)1824年英国人阿斯普.丁取得了波特兰水泥的专利权,1850年开始生产。这是形成混凝土的主要材料,使得混凝土在土木工程中得到广泛应用。后来,在20世纪初,有人发表了水灰比等学说,才初步奠定了混凝土强度的理论基础。 (5)1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法,似的钢材得以大量生产,并愈来愈多地应用于土木工程。 (6)1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆,并把这种方法应用到工程中,建造了一座蓄水池,这是应用钢筋混凝土的开端。1875年他主持建造了第一座长16m的钢筋混凝土桥。 (8)1779年英国用铸铁建成跨度为的拱桥;1826年英国用锻铁建成跨度为177m的悬索桥;1883年美国建成世界上第一座大跨钢悬索桥——布鲁克林桥;1890年英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式刚架桥,这样,现代桥梁3种基本形式(梁桥、拱桥、悬索桥)相继出现。 自从有了铁路以后,桥梁所承受的载重逐倍增加,线路的坡度和曲线标准要求又高,且需要建成铁路网以增大经济效益,因此,为要跨越更大更深的江河、峡谷,迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料,显然不合要求,而钢材的大量生产正好满足这一要求。 在技术方面,只是凭经验修桥,曾使19世纪80~90年代的许多铁路桥发生重大事故;从这时起,正在发展中的结构力学理论得到了重视,而在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后,桥梁因强度不足而造成的事故显然大为减少。 二十世纪以来,公路交通有很大发展。在内陆,需要在更多的河流、峡谷之上建桥。在城市中,以及在各种交通线路相交处,需要建造立交桥。在沿海,既需在大船通航的河口、海湾、海峡修建特大跨度桥梁,又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。 由于更多新技术新材料的出现,现代桥梁工程的发展尤其迅速,世界各国相继建造出超千米的桥梁。世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥——西班牙的卢纳巴里奥斯桥,跨径达440m,采用了双面辐射形密索布置. 世界第一的悬索桥——日本明石海峡桥,横跨日本内海,使日本神户与淡路岛紧紧相连.这座大桥全长3190M,中央跨度1990m于1998年竣工.它可以承受里氏级地震.目前中国在建的一批公路桥梁,无论是桥梁的数量还是工程规模、技术难度、科技含量,都代表着当今世界的先进水平,创造了中国建桥史之最。据悉,这些桥梁主要有:阳逻长江大桥,主跨1280米的悬索桥;南京长江三桥,主跨648米的斜拉桥;润扬长江公路大桥,跨江连岛的主跨1490米悬索桥和406米斜拉桥组合;深圳湾跨海大桥,主跨180米独塔单索面斜拉桥;苏通长江公路大桥,主跨1088米的斜拉桥,居世界第一;杭州湾跨海大桥,按双向六车道高速公路标准建设,全长36公里,是世上在建最长的公路跨海大桥。一个国家同时在建这么多世界级桥梁,在世界上不多见。 桥梁需要大量修建,而人力、物力、财力有限;于是,不断提高技术水平,引用新材料、新工艺、新桥式,对结构行为进行更精确的数值分析,采用更精确的结构试验进行验证,以使桥梁建设的经济效益不断提高,已成为时代的要求。 桥梁工程学主要研究桥渡设计,包括选择桥址,决定桥梁孔径,考虑通航和线路要求以确定桥面高程,考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度,设计导流建筑物等;桥式方案设计;桥梁结构设计;桥梁施工;桥梁检定;桥梁试验;桥梁养护等方面。 在建桥材料方面,以高强、轻质、低成本为选择的主要依据,近期仍以发展传统的钢材和混凝土为主,提高其强度和耐久性。对于建筑钢材的脆断机理、初始几何缺陷等,以及混凝土材料的非弹性问题(收缩徐变以及疲劳等),将继续作充分的研究,使能正确控制结构的受力和变形。至于碳纤维塑料等在桥梁上的广泛应用,还必须在降低成本以后才有可能。 在桥梁勘察设计方面,随着交通事业的迅速发展,大跨度或复杂的桥型将不断涌现。高速公路的发展,对桥梁设计亦将提出新的要求。在桥式方案设计中,将有可能利用结构优化设计理论,借助电子计算机选出最佳方案。 在结构设计计算中,采用空间理论来分析桥梁整体受力已成为可能;以概率统计理论为基础的极限状态设计理论,将进一步反映在桥涵设计规范中,使桥梁设计的安全度得到科学合理的保证。桥梁美学作为时代、民族的文化在某些方面的反映,将愈来愈受到人们的重视:桥梁的面貌将蔚为大观。 在桥梁施工方面,对施工组织将充分利用电子计算机进行经济有效的管理。在施工技术中,将不断引用新技术和高效率、高功能的机具设备,借以提高质量、缩短工期、降低造价。如采用激光测量控制结构的精确定位;引用自升式水上平台克服深水基础的困难;利用遥控设备在沉井、沉箱中挖基,以减少劳动强度并避免人身危险;利用高质量的焊接技术,借能推广工地焊接等,此外,装配式桥梁也将有所发展,以使结构和构件标准化,生产工业化。 在桥梁养护维修方面,要求对既有桥梁建立完善的技术档案管理制度。在桥梁维修检查中,引用新型精密的测量仪表,如用声测法对结构材料的缺陷以及弹性模量进行测定;用手携式金相摄影仪检查钢材的晶体结构俾能及早进行加固防患于末然,以便延长桥梁的使用寿命。 桥梁工程始终是在生产发展与各类科学技术进步的综合影响下,遵循适用、安全、经济与美观的原则,不断的向前发展。人们除了要求桥的功能完善,还讲求桥的外形美观、有艺术性 ,桥梁地建造将更加复杂化,更加艺术化,桥梁的未来将更加多元化,是现代桥梁更现代,还是旧式桥梁的复兴,值得期待! 中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代,到了1000多年前的隋、唐、宋三代,古代桥梁发展到了巅峰时期。公元35年东汉光武帝时,在今宜昌和宜都之间,出现了架 设在长江上的第一座浮桥。 在秦汉时期,我国已广泛修建石粱桥。世界上现在是保 存着的最长、工程最艰巨的石粱桥,就是我国于1053一1059年 在福建泉州建造的万安桥,也称洛阳桥,此桥长达800米,共47 孔,位于“波涛汹涌,水深不可址”的海口江面上。此桥以 磐石铺遍桥位底,是近代筏形基础的开端,并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体,此也是世界上 绝无仅有的造桥方法,近千年前就能在这种艰难复杂的水文 条件下建成如此的长桥,实是中华桥梁史上一次勇敢的突破。 我国古代石拱桥的杰出代表是举世闻名的河北省赵 县的赵州桥(又称安济桥),该桥在隋大业初年(公元605年左 右)为李春所创建,是一座空腹式的圆弧形石拱桥,净跨37m, 宽9m,拱失高度7.23m,在拱圈两肩各设有二个跨度不等的腹 拱,这样既能减轻桥身自重,节省材料,又便于排洪、增加美 观,赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中叶才出现,比我国晚了一千二百多年,赵州桥的雕 刻艺术,包括栏板、望柱和锁口石等,其上狮象龙兽形态逼 真,琢工的精致秀丽,不愧为文物宝库中的艺术珍品,我国 石拱桥的建造技术在明朝时曾流传到日本等国,促进了与世 界各国人民的文化交流并增进了友谊。 1240年建造的福建潭州虎渡桥,也是最令人惊奇的一 座粱式大桥,此桥总长约335m,某些石粱长达23.7m,沿宽度 用三根石粱组成,每根宽1.7m,高1.9m,重达200多吨,该桥一直 保存至今”历史记载,这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建 设的,足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。 广东潮安县横跨韩江的湘子桥(又名广济桥)此桥始 建于公元1169年,全桥长517.95m,总共20墩19孔,上部结构有 石拱、木梁、石梁等多种型式,还有用18条活船组成的长达 97.30m的开合式浮桥,设置浮桥的目的,一方面适应大型商 船和上游木排的通过,并且也避免了过多的桥墩阻塞河道, 以致加剧桥基冲刷而造成水害,这座世界上最早的开合式 桥,柱石桥之长、石墩之大、桥梁之多以及施工条件之困难 工程历时之久,都是古代建桥史上所罕见的。。 1957年,第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建 成,结束了我国万里长江无桥的状况,从此“一桥飞架南北,天堑变通途”,桥的正桥为三联3X128m的连续钢桁粱,双 线铁路上层公路桥面宽18m,两侧各设2.25m人行道,包括引 桥在内全桥总长1670.4物,大型钢梁的制造和架设、深水管柱基础的施工等,对发展我国现代桥染技术开创了新路。 1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥,这是我国自行设计、制造、施工,并使用国产高强钢材的现代大型桥梁,正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁粱外,其余为9 孔3联,每联为3x l60m的连续钢桁粱。上层是公路桥面,下层 为双线铁路,包括引桥在内,铁路部分全长6772m,公路部 分为4589m,桥址处水深流急,河床地,质极为复杂桥墩基础 的施工非常困难。南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事 业已达到了世界先进水平,也是我国桥梁史又一个重要标 志。 在最近的1000年中,中国的桥梁技术全面落后于世界的脚步,中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史,而且是由外国人建造的。从钱塘江大桥算起,中国人自己设计现代桥梁的历史还不足70年;从南京长江大桥算起,中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。而九十年代以来,中国桥梁的成就才使我们重新无愧于祖先地站到了世界前列,这是中国桥梁建设的伟大复兴时代。改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。 1990年四川省在宜宾市建成的小南门桥,跨径达到240米,已是当时世界上中承式拱桥中跨径最大的一座。2001年11月7日,小南门大桥因吊杆锈蚀造成部分桥面跨塌,在修复过程中,技术人员对全桥进行了检测,大桥整体结构依然完好。小南门大桥所付出的代价是创新的代价,没有创新我们就不可能一睹1400年前的赵州桥。 1991年,四川省苍溪县建成了中国第一座钢管混凝土拱桥——旺苍大桥,跨径115米。在此之后的几年中,各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥,但跨径始终在200米以下徘徊,直到1998年,广西壮族自治区建成了三岸邕江大桥,一举将此类桥梁的跨径提高到270米;1999年又建成了跨径220米的六景大桥。此后,在湖北、浙江和贵州等省,跨径在250米左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。 1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区(原万县市)黄牛孔处,是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江,全长 米,主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构,主跨420米,桥面宽24米,为双向四车道,是1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。 华夏第一桥——江阴长江公路大桥,是我国“八五”规划的“两纵两横”国道主干线中沿海主骨架的跨江工程,是目前 中国第一、世界第四大跨径钢悬索桥。大桥由桥塔、主缆、锚旋和钢箱梁等主要部件组成。大桥全长3071 米,主跨1385米;桥面宽33.8米,双向六车道,设计车速100公里/小时;通航净空为50米,可通行五万 吨级巴拿马型散货轮。江阴长江公路大桥的两根主索,各长2400多米,直径近1米,每根重1.4万 多吨,主索用127根直径5.3毫米的钢丝搅成索,再由169股钢索组成主索。主桥每边有85个吊杆,每个吊杆2根,用以连结主索和桥面。 两岸索塔标高为196.236米,相当于65层搂高。北塔基长43.5米,宽73.5米,下有123根近90米长的基础桩。北锚的混凝土陈井平面长69米,宽51米(面积相当于一片足球场大)。沉入地面58米,被称为世界第一大沉井。江阴长江大桥于1994年11月22日正式开工,1999年10月1日胜利通车,名列“中国第一,世界第四”。 改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。
桥梁工程概论论文
桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程,以及研究这一过程的科学和工程技术,它是土木工程中属于结构工程的一个分支。下面是我整理的桥梁工程概论论文,欢迎阅读参考!
摘要: 通过对《道路与桥梁工程概论》的学习阅读,对课程基本体系进行梳理,系统扼要的概括了道路路线平、纵、横断面和定线设计的原理和方法、路基路面和桥梁工程的分类构造、设计方法和建筑技术;对笔者较感兴趣的桥梁基础工程以较大篇幅介绍;通过课程学习,进一步加深对路桥工程的认识,为后续学习深造奠定基础。
关键词: 道路线形、路基路面工程、桥梁工程、桥梁基础工程
1. 课程总结
本课程系统扼要的阐述了道路路线平、纵、横断面和定线设计的原理和方法、路基路面和桥梁工程的分类构造、设计方法和建筑技术,采用的现行的道路与桥梁工程有关设计施工规范和标准,并适当介绍了当前我国工程实践中应用的新技术、新材料及新方法,对路桥的发展史作了系统的简述。
. 道路线形
道路是三维空间的工程实体,需由平面、纵断面和横断面来确定其方向、高程和几何形状。
. 道路平面线形
路线的平面是道路的中线在水平上的投影。现代道路平面线形要素包括直线、圆曲线、缓和曲线。平面曲线必须与地形、环境、景观等相协调,同时应注意线形的连续与均衡性,并同纵面线形相互配合。
. 道路纵面线形
路线的纵断面是路线的中线在竖直面上的投影。纵断面的设计成果有路线纵断面图和路基设计表。纵断面图是道路纵断面设计的主要成果,将其与平面图结合起来,就能准确地定出道路的空间位置。在纵断面图上有两条主要的线:一条是地面线,另一条是设计线。道路纵断面线形设计要素包括纵坡度、竖曲线等。纵坡及坡长、竖曲线的设计应以《公路工程技术标准》为基础,从经济、气候、地理环境等方面综合考虑通过计算进行设计。
. 道路横断面
道路的横断面是沿道路中线上任意一点作的法向切面,它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。城市道路横断面由车行道、人行道和绿化等部分组成。路幅由公路和城市道路组成。根据不同的路幅,它们的特点不同,设计要求也不相同。路幅的宽度是根据它的布置类型和组成部分得出的各组成部分的宽度来确定的。横断面设计成果有横断面图、路基土石方数量计算与调配表。
. 道路路线交叉
道路与道路或道路与铁路相交部位称为道路交叉口。它是道路系统的重要组成部分,是道路交通的咽喉。道路交叉口设计的基本要求为:一是保证车辆和行人在交叉口处能以最少的时间顺利、安全通过,即使交叉口的通行能力适应各条道路的行车要求;二是正确设计交叉口立面,保证转弯车辆行驶稳定;三满足排水要求。
道路交叉口类型:
立体交叉
分离式立体交叉
隧道式、跨路式 互通式立体交叉
部分互通 菱形、环形立体交叉口 完全互通
苜蓿叶式、完全定向式、 喇叭口互通式、Y形互通式
2. 路基路面工程
路基是在天然地表面按照道路设计线形和设计横断面的要求开挖或堆填而成的带状土工结构物,起承受行驶车辆荷载、路面及自身重量的作用,是道路工程的重要组成部分路基工程质量直接影响到结构物的排水稳定、公路的使用品质、旅客的舒适和正常的行车交通。 路面是在路基表面上用各种不同材料分层铺筑而成的结构物。路面工程的发展趋势为:设计自动化、施工机械化、设计和质检规范化、测量自动化、材料和结构多样化。
. 路基工程
路基工程的特点是路线长、通过的地带类型多,技术条件复杂,受地形、气候和水文地质条件影响很大。道路路基的设计原则是受路基土的土体及其工程性质、水温状况与干湿类型、受力状况与工作区所影响的,土基的各种设计参数都是根据当地当时的环境条件以及试验等方式得出的结果运用公式加以计算推断出来的。其设计需满足(1)足够的强度(2)足够的水温稳定性(3)足够的整体稳定性
路基的变形是由于土在自重和车轮荷载的作用下,通过土基内水温变化及风化作用产生的弹性和不可恢复的残余变形。破坏形式如下:
由岩土所筑成的路基,受外界环境的影响,因此需要防护与加固,其主要内容有:边坡坡面防护(植物防护和矿料防护)、沿河路堤冲涮防护与加固(石砌防护和抛石防护)以及湿软地基的加固处治。
. 路基稳定性设计与施工
. 路基边坡稳定性分析
路基是工路的'承重主体,一般路基设计有路基的宽度、高度、边坡坡度以及它的附属设施。为保证路基的强度和稳定性,一般对路基的设计有以下要求:(1)路基设计之前,应做好全面调查研究;(2)路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件,选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。路基的横断面形势包括路堤、路堑和半填半挖路基。(3)陡坡上的半填半挖路基;(4)沿河路基边缘标高符合要求。 路基边坡稳定性分析的计算参数:土的计算参数(容重、粘聚力和内摩擦角)、边坡的取值、汽车荷载当量换算。路基边坡稳定性分析方法:工程地质法和力学分析法(直线滑动面法和圆弧滑动面法)。
. 挡土墙
挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。其作用是承受支挡土体的侧压力,稳定边坡、防治滑坡,防止路堤冲刷,并节省路基土方数量。在公路工程中,它广泛应用于支撑路堤和路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。挡土墙的类型可按照设置位置、墙体材料、结构形式等进行分门别类。它的结构类型包括:实心式、悬臂式、锚杆式、加筋土式。挡土墙一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成。挡土墙土压力包括静止土压力、主动土压力、被动土压力,需进行结构承载能力验算、稳定性验算。
. 路基的施工
路基压实是路基工程的关键工作,影响压实的主要因素有含水量、土质、压实功、温度。
路基施工采用机械施工或辅以人工施工。施工要点如下:(1)边坡放样,树起标杆(2)斩草除根,陡坡挖阶(3)清淤排水,铺设盲沟(4)土质良好,清除杂物(7)削拍边坡,整型验收。
. 路面工程
在路基顶面铺筑路面结构层,路基横断面沿宽度方向由行车道、中间带、硬路肩和土路肩所组成。各部分的宽度及组成与道路等级、设计行车速度等有关。路面横断面形式有槽式和全铺式。路面等级有高级、次高级、中级和低级四种。路面应保证具有下列性能:强度和刚度、水温稳定性、耐久性、表面平整性、抗滑性、环保性。
路面类型可以从不同角度来划分,从路面的力学性能分为刚性路面、柔性路面和半刚性路面;按照面层所用材料区分,可分为水泥混凝土、沥青、砂石,不同材料其设计参数、路面特点也完全不同。沥青路面使是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。水泥混凝土路面有较沥青路面使用寿命长、造价低等优点。
. 路基路面排水系统
路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。
路基排水的目的是减少路基的湿度,保证路基常年处于干燥或中湿状态,确保路基路面的结构稳定。路基排水设计应遵循功能完善、自然和谐、维修便利以及造价合理等原则。它包括填方段排水和挖方段排水。
路面排水包括路面表面排水和路面结构排水。
3. 桥梁工程
各种桥梁造型精巧别致,将美学与工程技术完美的结合,看到巧夺天工般的各种桥梁,我们不能惊叹设计者、建造者的智慧。桥梁是供铁路、道路、渠道、管线、车辆、行人等跨越河流、山谷、湖泊、低地或其他交通线路时使用的建筑结构,它是交通线的重要组成部分。
. 桥梁的基本组成和分类
. 桥梁的基本组成
桥梁由五大部件和五小部件组成,五大部件:桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台和墩台基础。五小部件:桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯光照明。
. 桥梁的分类
桥梁种类繁多,按结构体系划分,桥梁分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥(吊桥)、斜拉桥等五种基本体系。按用途划分,有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、运水桥及其他专用桥梁。按桥梁全长和跨径划分,分为特大桥、大桥、中桥和小桥。
. 桥梁的总体设计要点
桥梁的设计根据其使用任务、性质和所在路线的发展远景,应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求,还应造型美观、有利于环保;同时应该因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。设计内容包括桥梁纵、横断面设计和平面布置。设计程序为:(1)“预可”和“工可”研究阶段(2)初步设计(3)技术设计(4)施工图设计 。通过比较设计方案,选取最佳方案付诸实施。
. 桥梁的施工技术
为了多快好省地进行桥梁施工,通常应对全桥的工程根据技术状况、水文条件、机械设备能力、劳动力等条件作出全面规划,包括拟定切实可行的施工方法、安排施工进度计划、确定合理的施工场地布置等,以便对桥梁施工的全过程做到心中有数,有利于加强施工管理工作,并有计划、科学地指导施工。
介绍了混凝土简支梁的制造工艺、各种运输安装方法、以及大中跨径桥梁悬臂法施工工艺。
. 桥梁的基础工程
通过学习了解了桥梁基础的相关知识,有机会将加强对于基础部分的技术与施工问题的学习与研究。桥梁基础分为:刚性基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等。
. 各类基础适用条件
. 刚性基础:
适用于地基承载力较好的各类土层,根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、爆破等设备和方法开挖。
. 桩基础
按施工方法可分为沉桩、钻孔灌注桩、挖孔桩,其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。
. 沉桩
(1)锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土,根据土质情况选用适用的桩锤;
(2)振动沉桩法一般适用于砂土,硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土;
(3)射水沉桩法适用在密实砂土,碎石土的土层中,用锤击法或振动法沉桩有困难时,可用射水法配合进行;
(4)静力压桩法在标准贯入度N<20的软黏土中,可用特制的液压机或机力千斤顶或卷扬机等设备沉人各种类型的桩;
(5)钻孔埋置桩为钻孔后,将预制的钢筋混凝土圆形有底空心桩埋人,并在桩周压注水泥砂浆固结而成,适用于在黏性土、砂土、碎石土中埋置大量的大直径圆桩。
. 钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层。
. 挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水,且较密实的土层或风化岩层,如空气污染物超标,必须采取通风措施。
. 管柱、沉井 适用于各种土质的基底,尤其在深水、岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下,不宜修建其他类型基础时,均可采用。
. 地下连续墙
适用于作地下挡土墙、挡水围堰、承受竖向和侧向荷载的桥梁基础、平面尺寸大或形状复杂的地下构造物基础,可用于除岩溶和地下承压水很高处的其他各类土层中施工。
. 施工方法
. 明挖扩大基础施工
明挖扩大基础施工的内容包括:基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理以及砌筑(浇筑)基础结构物等。
. 钻孔灌注桩基础施工
钻孔灌注桩的特点是桩长可以根据持力土层的起伏面变化,并按使用期间可能出现的最不利内力组合配置钢筋,钢筋用量较少,便于施工,且承载能力强,故应用较为普遍。 钻孔注桩施工的主要工序有:埋设护筒、制备泥浆、钻孔、成孔检查与清孔、钢筋笼制作与吊装、灌注水下混凝土等。
4. 学习心得
学习《道路与桥梁工程概论》这门课程,对于道路与桥梁有了更多感性直观的接触,加深了理性认识,得了许多道路与桥梁工程方面的相关知识,不仅对将来的工作有很大的帮 助,有些知识甚至能运用到日常生活中,这大大提高了我们的工程和人文素养,开卷有益,受益良多。
5. 参考文献
[1]叶国铮、姚玲森、李秩民.道路与桥梁工程概论(第二版)[M].北京:人民交通出版社,
[2]应惠清、曾进伦、谈至明、魏红一.土木工程施工(第二版)[M].上海:同济大学出版社
桥梁工程的论文
无论是在学习还是在工作中,大家都不可避免地要接触到论文吧,论文写作的过程是人们获得直接经验的过程。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗?下面是我精心整理的桥梁工程的论文,欢迎阅读与收藏。
1、桥梁工程项目风险评估基本理论与方法
风险评估大致过程
通常的风险评估过程为:分析并辨认风险因素,从而预测未来会出现的风险性因素与事件,通过定量与定性两种方法对所辨认出的风险进行深入全面的论证,从而对风险因素进行分类,以及不同风险发生概率以及风险分布状况等等。各类风险的危害等级。利用单个与整体风险评估准则来分别分析单个项目风险以及整体项目风险大小,分析其是否可以被接受,以此来制定出科学而有效的解决对策,或者对工程项目实施科学的调整。
风险评估基本理论分析主要的风险评估理论主要包括:风险识别、风险估计、风险评价与决策。
(1)风险识别
就是利用科学的方法、途径和措施来全面、客观地判断、认识风险因素,并实施量化识别。桥梁构造与施工都相对繁杂,在有限的资料信息条件下,可以通过专家访问,问卷调查等模式进行估计分析,从中发现核心风险要素。
(2)风险估计
风险估计也是风险评估模式之一,具体体现为针对任意一风险来评估其出现的概率、可能带来的影响等等。具体涵盖两大点:概率估计与损失估计。第一,概率估计通过不断做试验,利用科学的统计学理论来计算分析。也可以立足于概率原理,将事件分析成基本事件,通过分析的形式加以计算。采用这两类方法最终获得概率数值是客观的、实际的,不被任何人的主观意识所左右,可以被叫做客观概率。现实的桥梁工程项目风险估计中,往往是资料信息不充足,手头掌握的有限信息量也无法付诸实验,这样就很难进行精准的预测、运算与分析,导致概率概数等也难以精准地得出,所采用的多数是主观概率,容易造成偏离客观现实,因此实际工作中最重要的就是提升估计的客观度。第二,损失估计损失估计多年来一直未被提上日程,然而,实际上对于桥梁工程项目来说是十分重要的,通常利用经济学方面的方法,通常对损失进行科学划分,分成几个小的类别,包括:直、间接损失、人身损害、环境损失等等,再分别计算出不同损失的具体数值。这样就能更加精准地计算损失数量,但是,却难以操作实施,不妨依然前面提到的方法,那就是聘请专家,凭借其技术、知识和经验来科学预测分析,再采用科学的计算、运算方法,提高估计的客观性。
(3)风险评估
立足于风险识别与估计,桥梁工程项目开始进行风险评价,创建一个全面覆盖的风险评级模型,着重分析风险概率与所带来的后果,从整体上核算出系统的风险数值。再参照风险接受规定与评价指标,来全面分析、综合评价系统的风险,从中分析出系统风险能否被承受,同时提出科学的风险应对策略与解决措施,从而确保桥梁工程项目建设能够在安全风险内开展。较为常用的风险评价法主要包括:权衡法、彻底规避法、风险评价综合方法等等。然而,桥梁工程项目建设施工是一项非常复杂的工作,会受到诸多因素、各种条件的影响。其中采用综合方法能够产生更好的效果和意义,对于桥梁工程项目来说,必须进行全面的风险因素综合分析。首先,依靠专家调查分析法,明确不同因素的风险概率,以及可能造成的损失大小。其次,参照不同因素的地位轻重、意义大小来定夺其加权系数。其次,在综合评价算法基础上,把隶属度同加权系数合并,最终算出风险大小。
(4)风险决策
一切风险识别、估计与计算最终的'目标都是为科学决策做铺垫,能够通过有效的决策方式来控制风险,减少风险的危害,根据风险评价指标来对决策方案作出科学的取舍,获得最合适、最优方案,并确保贯彻落实。
2、桥梁工程项目的风险评估过程
全面彻底分析并掌握即将投建施工的工程项目,明确基本信息,广泛搜集其相关资料,例如:工程所处位置、设计信息、气象条件、地质状况以及其他方面的资料信息等等。
(1)对评价层次单元与研究专题进行分类规划。
(2)对于不同评价单元未来预测出的风险事故加以归类、划分。
(3)深入而全面地总结探究不同事故风险发生原因、概率以及可能造成的后果等等。
(4)选择定量分析与定性评价相接结合的方法围绕风险事故展开评论与估计。
(5)针对不同的风险事故类型对应给予科学的控制性方法与策略。
(6)围绕不同评价单元风险展开评估与评价。
(7)把不同评价单元的评价集中整理,最终形成总体风险评价。
(8)获得最终的总结与经验。
(9)制定风险评估报告书。。
3、桥梁工程项目风险识别的依据
风险判断与识别是一项复杂又繁琐的工作,其中需要经历多个环节,涉及到多项复杂的工作,已经成为工程项目风险管理的必备前提,为了全面、彻底地预测出桥梁工程项目的风险,就要明确项目风险识别的依据,对于桥梁工程项目来说,主要从下面几点入手。
(1)工作经验
要想能够准确、全面、客观地识别工程项目风险,就需要工程项目人员具备全面、丰富的经验,在自身已有的工作经验基础上,来积极吸收和听取他人的想法和建议,从而做出科学、合理的取舍与选择。风险识别人员必须善于结合以往的工作经验,将曾经成功识别出的风险因素列入其中,从而提升风险的确定性。
(2)规划性资料
风险评价、预测与管理离不开一些规划性资料以及纲领性文件的支持,只有这样才能最初科学、合理的预测,工程项目的风险管理规划涵盖多方面的内容,例如:风险辨认、工作人员的安排、组织与规划等等,桥梁工程项目规划中也涵盖多方面内容,例如:项目投资、建设速度等内容。这两大规划性文件能够为风险的辨认与评价提供根据,这样才能促进风险识别工作的科学、完善、顺利进行。
(3)对桥梁工程项目风险进行分类
桥梁工程项目存在很多方面的风险,而且不同风险之间也会彼此影响、相互制约,为了有效控制风险,应该对不同风险进行归类划分,弄清不同风险的类型、原因以及可能带来的后果,从而对应采取有效的解决与应对策略,减少风险因素的出现或发生,创造出更加可观的经济效益。
4、总结
桥梁工程项目是一项复杂又繁琐的工程项目,其中存在多种复杂的风险因素,为了有效遏制风险、控制风险发生概率、减少风险造成的损失,就必须明确桥梁工程项目风险评估实用方法,选择科学合理的风险评估程序,从而提高工程项目的运作效率,获得更高的经济效益。
摘要 :随着我国的发展,公路桥梁成为重要的交通枢纽,它给我国的贸易经济往来提供了广阔的渠道,在我国的经济发展上起了很重要的作用。因此,我国在公路桥梁的建设上投入更多的人力和物力,在最大程度上保证公路桥梁的质量,目前我们在公路桥梁施工质量控制上还是存在很多的问题,相关施工技术也不是很成熟,本文就对这些主要问题进行剖析,并结合专业知识提出科学合理的优化控制方案,为推动我们的公路桥梁事业作出自己的贡献。
关键词 :公路桥梁工程;主要问题;质量;管理对策
我国目前对公路桥梁的施工技术和质量都十分重视,我认为两者是相辅相成的,只有在施工技术上得到提升,公路桥梁施工的质量才能从根本上有所提升,因此我们对两方面的不足要有一个深刻的认识,这样才能对症解决,从而促使我国的公路桥梁事业平稳持续的发展。
1、公路桥梁工程施工存在的主要问题
公路桥梁承载能力弱
我国的人口数目在不断的膨胀,人们的经济能力也在不断地提升,越来越多的人购置了私家车,公路桥梁的车辆通行的数目也就连年增加。凡事都有自己的最大承受限度,公路桥梁也不例外。长时间的超负荷使用,桥梁和公路的寿命大大缩短,其质量也就在使用中产生了巨大的安全隐患。而公路桥梁的承载能力比较低,就更加无法满足人们的使用需求,给人们的交通秩序带来一定的影响。公路桥梁的承载能力弱和它的施工技术是分不开的,这是施工技术不到位的体现。在施工过程中的不规范和一切细小的问题都会在时间中不断地放大,在后期的养护工作中的施工技术的不到位,也会缩短桥梁和公路的使用寿命。对一些路面病害的不及时处理也就导致了整个公路或桥梁的结构变化,一旦受到强大外力的作用下容易引起坍塌事故,给人们的人身安全带来隐患。
公路桥梁施工技术单一和不娴熟
虽然我国的公路桥梁技术发展已久,但由于中国古代的闭关锁国导致了公路桥梁的发展有所滞后,给我国现在的公路桥梁技术也带来了一定的影响。在公路桥梁的施工技术上还是显得单一,我国的施工建设人员对于地势较高的公路桥梁的建设来说,是比较缺乏工作经验的,这样就导致在实际的施工过程中引发施工技术不娴熟,在工期上也会有所延误。在施工材料上我国的处理技术还不是很发达,对于混凝土的强度和黏度没有根据实地环境来进行科学的设计,导致公路桥梁的质量不过关,对于山区的公路桥梁工程我们的建设人员缺乏抗震意识,在自然灾害来临时,给人们的财产和人生安全都会带来极大的损害。
公路桥梁施工中防震防沉技术
在地势崎岖的山区,建造公路桥梁的时候应该注意做好防震和防下沉工作。山区地势较高,在建造上本身就存在一定的难度,自然灾害的侵袭也比在平原的时候多,因此在施工材料上我们要选择防震能力强的材料,增强公路桥梁本身的质量水平。山区雨水也比较丰富,在雨水冲刷的时候容易造成软弱路基的形成,给公路桥梁造成损害,长期如此,整个地基就会下沉,公路桥梁的整体路面就会低于周边的路面。因此,加强防震和防沉工作,可以有效地延长公路桥梁的使用寿命,在质量上也能得到一定的提升。
2、公路桥梁质量管理对策
健全公路桥梁质量管理制度
我国公路桥梁质量管理制度虽然目前还不是很成熟,但我们企业需要对工程中易出现问题的地方作出硬性规定,这样在技术质量上就会得到保障。企业不仅要在公路桥梁的质量上做好制度的规定,还要时刻关怀施工建设人员的利益,在保障他们应有的利益前提下,他们才能没有负担的进行工作,在工作中才会带有积极性,在管理上也易于沟通,在操作技能上也会积极去提升,对于施工中的质量不合格处,对相应的建设人员作出罚款的行为,这样赏罚分明,才有助于加强公路桥梁的质量建设。
加强对施工场地安排的管理
因为公路桥梁建设的工程浩大,各种建筑材料和机器设备种类和数量多而杂,因此,我们应该专门设定一个人来对建筑材料和设备进行管理。在施工场地的安排上,需要根据施工程序的先后来确定大型施工设备的进场顺序,一来保证了施工的及时,二来使得施工场地秩序完好,减轻了施工现场交通拥堵的情况。对于施工的建筑材料,我们的专业管理人员应该清点好它的数量和种类,在质量上也要进行核对,在没有差错的情况下进行入库,并对一些材料进行遮光遮湿的处理,防止降低材料的自身性能。
加强公路桥梁施工材料的质量管理力度
施工材料的重要性不言而喻,只有做好施工材料质量上的把关,我们才能够对公路桥梁的质量有最基本的保障。在施工前期我们应该货比三家,对建筑材料进行质量的测试,并结合经济原则进行选购,在购买前对商家进行一定的了解,选择与具有质量检测过关证书的厂家合作,这样的合作才是长久地利益合作,才能保证双方的利益都不受损害。
严格公路桥梁竣工质量验收
在施工结束后,我们还要加强后期质量检测的工作,这是工程最重要的环节之一。因此提高监理工程师的工作效率是很重要的任务。监理工程师必须由专业检测人员担任,在自我素质要求上相对较高,在进行质量检测的时候首先要明确检测的内容及其标准,其次做好检测仪器的校对工作,最后严格全面的进行检测,在质量达标后才能将公路桥梁工程投入使用,这样就能在很大程度上提高了公路桥梁的质量。
3、结语
公路桥梁在我们的生活中扮演了很重要的角色,它不仅解决了我们生活中的交通问题,还给我们带来了繁荣的经济,因此我们要保障公路桥梁施工项目中的质量水平。而公路桥梁的质量水平应该从多个方面来进行提升,其中最重要的就是从施工技术上进行提高,不单单从材料上进行质量把关,更重要的是有新技术的突破,需要引进一大批建设人才来对目前的施工技术进行不断的提升,从而增强它们抗自然灾害的能力,在质量的控制上我们要从各个方面进行细化管理,落实到每道工序的质量监测,对于不合格工序一定要进行惩罚,以此来警醒每个施工建设人员,才能营造良好的施工氛围,达到优秀的施工质量。
参考文献
[1]葛振才.解析公路桥梁施工技术的不足及改进措施.山西建筑,2013(9):16.
[2]刘成德.论公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制.华章,2013(7):24.
[3]高雪磊.高速公路桥梁施工风险评估优化研究.长安大学,2013(8):31.
给排水工程对城市发展建设有着重要意义,因为给排水会影响到城市居民正常生活和社会稳定。下面是我为大家整理的给排水相关论文,供大家参考。
【摘要】看一个城市是否发达,不光要看GDP、高楼大厦,还要看人们看不到的地方,比如下水道等;看一个城市的规划是否合理,不仅要看楼间距、绿化程度,还要看人们需要的地方,比如给排水系统。给排水设计在城市规划中占有十分重要的地位,对满足城市居民的基本生活与工农业生产的供水、排水系统建设具有很重要的意义。
【关键词】城市规划,给水,排水
一、引言
城市给排水工程是对城市给水排水工程系统的统一安排,保证给水排水工程建设与城市发展相协调,促进城市的可持续发展。它是城市规划中的一项专业规划,也是城市整体开发建设的一个重要组成部分。它的综合作用是不能被代替的。城市水系统的规划与设计是否合理将直接影响和制约城市的发展。“城市水系统”主要包括水源系统、用水系统、给水系统、排水系统、回用系统和 雨水 系统。随着城市的发展,各个城市间的给排水工程不再是一个孤立的系统,水域把这些子系统连接为一个系统,原有的工程规划 方法 在一定程度上显示其局限性,这就要求我们在新的历史条件下做好城市市政给排水规划设计,认真思考与解决现存的问题,寻求城市水资源的合理利用,在经济和技术方面满足社会发展的要求,实现现代化城市的可持续发展。
二、城市给排水系统规划存在的问题
(1)市政给排水工程规划滞后。在市政道路排水工程设计过程中,给排水工种处于配合地位,影响了城市给排水规划科学化的发展。往往出现道路要求快速建设,造成了排水工程规划没有编制,一些排水工程往往不能与道路工程同期施工;有的虽然设计完成后,排水工程规划由于相关原因需要修改,许多工程项目未能按照规划进行建设,规划的指导意义也没有得到真正体现,造成了工程需要再次改造。
(2)规划的科学依据不足。城市水系统规划的基础性工作主要包括各类指标、标准、基础数据和分析工具,其中水量预测和水平衡分析是核心工作。目前,我国的水量预测工作主要是参照《城市给水工程规划规范》(GB50282-98)中有关规定,但我国不论在国家还是在区域层次上都缺乏对用水工艺、各种用水器具和用水行为的详实系统监测,缺乏对新型用水技术替代规律和扩散规律的基础研究,缺乏对多种用水信息的综合性和结构性分析。
(3)排水体制规划混乱、排水体制的不合理。目前绝大部分市区的排水设施分别由环保局、市政工程管理处、水利局等不同部门管理,由于各部门之间沟通不够,管理人员责任不清,加之相关法律法规不够健全,对排水设施存在的问题以及发生的新问题都不能及时解决。另外传统的防洪和排水设施设计中,强调采用分流制排水体制将雨水和污水尽快排出城市,但忽视了城市径流面源污染的控制和雨水资源的利用。随着流域整体水质的逐步改善,城市随机性暴雨径流和突发排放事件引起的对水体生态系统的冲击,已日益成为流域污染控制的主要内容。
(4)传统的给排水专业不能满足市场的需要。由于城市给排水规划设计技术参数多、不定因素多,且具有交叉学科的特点,这使城市给排水规划的难度大大增加,刚从传统的给排水专业 毕业 的学生,因受知识结构的限制,不能进行宏观的分析论证,不适应城市规划多学科、多层次的分析论证要求,远不能满足城市给排水规划设计的需要。
三、解决城市给排水系统规划问题的对策
(1)城市水系统规划要与城市规划的协调。城市水系统规划是对一定时期内城市的水源、供水、用水、排水、污水处理等子系统及其各项要素的综合布置。城市用水规划的总量平衡非常重要,必须优化组合各种可行的节水、水回用等方案。要做到这些,首先要了解城市水利用规划,加强城市总体规划中的水专项规划,按照水的可持续发展观念编制城市水利用规划,内容应包括:地面水、地下水、雨水和海水等水资源平衡;供水、排水和污水再生利用等总量平衡;供水节水规划和污水处理与再生利用规划;水的生态循环规划;各类水工程设施的规模和布局等。对当前我国的城市水系统建设中普遍出现的规划不协调、建设不配套、管理不统一等问题,规划中要特别注意管网配套和供水、排水及污水处理能力的协调增长,确定规划期内水系统及其网络设施建设的规模、详细布局和运行管理方案。
(2)加强水量规模预算。水量预测是给水规划的基础,水量规模预测是否符合发展趋势和实际需要,对水资源的工程总体布局、合理利用、实施步骤和工程费用产生重大影响。国家标准《城市给水工程规划规范》是测算城市总用水量规模的主要依据,具体包括:总体规划阶段给水水量预测;总体规划阶段污水水量预测;分区规划阶段及专业规划给水、污水量预测;详细规划阶段给水、污水量预测。改革开发以来,工业生产、城市建设、住宅建设、第三产业迅速发展,使供水量也不断增长。作为城市基础设施之一的供水量的增长规律也将与过去不同,水量预测就不能仅按历史的发展计算,还要根据具体的城市规划对不同类型用水量分别进行预测分析。
(3)城市给排水系统应当向可持续性方向发展。自然界的水是循环的,给水和排水是统一的,人类社会对水的使用应服从这一过程。在用水之后,必须对水进行再生处理,使水质达到自然界自净能力所能承受的程度,否则累积的大量污染物将超过水环境的容量,从而导致水资源危机和水污染现象,最后破坏水的良性循环,不利于城市的可持续发展。控制城市给排水系统向可持续性方向发展的途径有:①在城市水系统中增加节水子系统;②在城市水系统中增加治污子系统;③在城市水系统中增加再生水回用子系统。加强节水、治污和再生水回用力度,重视再生水、中水等非传统水资源利用,是促进城市给排水系统良性循环,实现城市水资源可持续发展的关键。
(4)完善各项法规。根据我国当今给排水体制规划混乱的现状,应通过行政立法,完善相关法规,建立明确的给排水工程建设及管理职责制度和相关体系,明确管理权限,形成规划、建设、维护、监督各部门明确的权利、职责和监管机制。
四、结束语。在现代城市整体规划中,给排水的设计是一项十分重要的工作内容。城市规划是为了对资源进行优化配置,给排水工程规划重点是对水资源进行优化配置和合理利用,以发挥最大的综合效益。城市给排水设计是否合理、完善,直接关系着城市的经济建设和人民的基本生活需求。因此,在规划与设计城市给排水规划时要善于发现问题,并妥善处理好城市发展中可能面临的水资源、水环境、水灾害问题。高质量地编制好城市给排水规划,不仅是排水工程规划与设计自身的需要,而且是城市面向未来,走上可持续发展之路的保障。
摘 要:市政给排水管道施工质量随时影响着城市居民的生活,为了保证市政排水施工的质量,做好给排水施工的安全 措施 与防范是我们的首要任务。市政排水工程一旦出现问题将会对市民产生很大影响,而且出现市政给排水工程的问题和解决问题都需要较长的时间。从技术方面分析市政给排水工程的控制质量,确保给排水系统功能的正常发挥,能够及时防范在施工过程中出现的一些障碍,保证施工的正常进行。
关键词:市政;给排水;施工质量
随着人民生活水平的不断提高与社会经济的不断发展,对市民用水的便捷性也提出了新的要求,因此市政给排水工程也成为市政建设不可忽视的一项工程。城市的建设发展离不开给排水管道工程建设,为保证城市稳步的发展,因此在市政工程施工过程中提高其施工技术和施工质量是关键一环。在其城市化水平的不断提高与发展的过程中,给排水工程对城市环保以及城市防洪排涝等都有直接的影响,因此对其施工技术要求也日益增加。给排水管道工程施工质量出现问题,可能会造成污水倒流,在雨季会由于排水不畅而在城市中形成内涝给人民的日常生活带来极大的不便,同时有损政府形象。加强市政工程给排水管道施工质量的监管与控制,对于城市水污染的治理以及水资源的节约利用具有重大的意义。
1 市政给排水施工
施工准备阶段。市政给排水工程项目是城市规划建设与发展的重要保障。作为城市建设的基础项目其质量的安全可靠关乎城市的形象,而且由于市区施工环境复杂,其地下结构也存在着许多地下管线。同时容易受到各种因素的干扰,给排水工程施工的难度大大增加。为了提高市政给排水管道系统的安全性和可靠性,不仅要对施工技术进行严格的要求,还要做好相应的准备工作,确保工程的施工质量。
(1)给排水管道工程施工前,应把各类进场技术人员、工种、材料和机具设备检查结果情况及现场施工条件等因素都要一一考虑进去。施工工艺、施工方案、组织措施以及准备工作关系到工程的顺利实施,做好准备工作是重中之重。工程施工前,工作人员要对设计的施工图纸等进行严格审核,应避免工程障碍对工程质量以及施工技术带来较大的影响。同时需要实地勘察现场的施工条件,根据事实设计图纸,尽量避免因设计与实际情况不符造成给后续施工加大工作量。施工人员要采用相关的技术手段对其可能存在的障碍进行全方位的调查与排除,避免施工中因地下出现各种管道与设计冲突而妨碍施工的现象。在专业图纸上,应明确施工要求,多方进行讨论与查漏补缺,纠正错误。
(2)管材质量是确保施工工程质量的基础,对各种管材之中容易出现的问题和缺陷进行严格控制,材料质量的优劣是影响其给排水功能正常有效发展的前提和关键。为有效防治和预防出现渗水和渗透问题应严格控制管材质量由专业的技术人员进行监管。施工过程中由于城市特有的特点交通繁忙设立必要的安全措施既是对工作人员的防护也是对市民出行安全的考虑。从可持续发展角度而言,在给排水工程中推广新型具有管道摩阻小、排水量大、重量轻、施工方便等特点塑料复合管材,符合国家以塑代钢政策。但限于国家的技术发展程度其使用材料也有可能对周围环境有一定的影响,因此我们除了积极克服技术问题,必要时还要和当地环境卫生部门进行相应的协商。
2 施工阶段
管槽开挖
在开挖之前,根据技术规范相关条款的规定做好原始地貌的中心线、高程、转角的原始记录。应该对地下既有管道,施工现场的电缆和其他构筑物存在的情况逐一查实探明,并标准它们的位置,为了保护其完好性以便于采取相应的保护措施。根据不同的土壤条件,开挖直槽、梯形沟槽、开挖混合管槽等不同的管槽,沟槽开挖宽度应根据开挖深度和管径大小确定。随着科学技术的不断提高,机械化施工技术水平有了很大的改善,机械施工取代了大量的人力劳动而成为工程施工的重要方法,人仍然是机械的操作者,应协调好人与机的关系,保质保量的完成施工。施工时应掌握天气变化, 防止沟槽内长期积水,形成浮管现象。考虑到基槽暴露时间过长会引起基槽变形的问题,要尽量缩短晾槽时间。在沟槽开挖将要结束时,应提前做好管道基础稳定准备,并对碎石形成的混凝土基础进行控制分析,及时处理施工过程中出现的各种质量隐患。严格按照标准铺设砂砾垫层并压实,在铺好的砂砾垫层上浇筑由设计人员按照工程实际情况和工程要求进行设计的具有一定刚度和稳定性性能的混凝土。因地面下的结构并非一成不变,防止机械化施工挖掘过量,一旦出现应及时进行回填和夯实,针对此出现的工作失误进行及时处理。
管道安装
管材进场后,由专门的技术人员检验合格后才能用于工程。为能够有效保证管路的密闭性需确保管材质量合格并确定密封胶圈完好现象。管道安装对接一般依靠管道顶部的外拉法和管道内部的内拉法,逐渐将两节管道对接在一起。为防止扰动基底管道相互碰撞需保证管节平稳的缓慢的下放,因此应有专人进行指挥铺管下管,管道放入后必须垫稳。具体方法可在 编织 袋内灌满砂石或黄砂,封口后压在已排设管道的顶部。进行管道铺设时确保管道表面无杂物,内部也干净。待管道铺设阶段完工后进行检测验收,检验结果合格后就可进行混凝土管座及接口施工。当接口合拢时为保证已排设管道轴线位置的稳定,需采取稳管措施,防止轴线出现偏移。管道接口后,应复核管道的高程和轴线使其符合要求。安装时使内壁平齐,对口准确。焊缝表面光顺、饱满、均匀,错口误差小于 倍壁厚。其宽度、表面余高、咬边、错边等均符合设计规范要求。对管道焊接质量要进行油渗试验和 X 射线无损探伤检测仪进行检测,检测合格后管道安装才算合格。
闭水试验
当管道安装完毕后,确保管道沟槽内无积水、预留孔洞均封堵且不漏水,有工作技术人员检查管道及检查井外观质量是否合格。若经检验合格,在对管槽进行回填前,应对重力流、设计要求闭水的管道以及压力管道都必须做水压试验。在排水管路施工质量检测的多种方法中,闭水实验对其施工质量的检测属于最直观、最有效的方法。将排水管道从上游向下游分段依次试验。试验满水浸泡一天之后,按照实验要求的试验水头达到规定水头,对管道不断渗水量观测持续半小时以上,实测渗水量是否满足排水管道闭水试验施工要求规范规定的允许渗水量。检查每一处管路的防漏性,是否存在渗水部位、漏点、裂缝等。闭水实验同时也可测定各管连接接口的密闭性,如发现有渗漏,应及时采取修补措施,可调制水泥浆对漏点处进行修补和填实。
3 市政给排水施工质量控制要点
在城市的市政给排水工程中,整个市政给排水工程质量控制的最重要环节是施工阶段。做好市政给排水工程施工质量的控制是对整个工程的安全措施的保障。为满足管道安装的所需条件,结合管道的设计要求及纵向位置适当调整该处的道路基础。给排水管道穿越软弱土地区时,压力管道一般采用柔性连接管道接口,以增强其变形能力, 同时进行适当的地基处理和防腐措施。对管道进行严格的防腐处理,应选用防腐性能好的管材产品。管槽开挖时要采取适当的技术措施,保护好地基处理成果不被破坏,并对回填土进行严格控制。
4 结语
为保证市政给排水施工质量,需要工程的负责人针对每个工程的施工环节都做到认真仔细严格把关。针对市政给排水工程在建设施工中的施工的技术和质量都要进行反复的检查,这关系到整个给排水工程的质量。采用科学先进的施工技术,这样才能够使给排水工程的施工质量得到有效地控制,才能够使市政排水系统在施工完成后能够正常有效地发挥其功能。同时借鉴国外的大城市给排水系统设计完善我国面临的难题,提高市政工程质量。
参考文献:
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【摘 要】给排水工程施工管理主要以建设、施工项目作为管理对象,不断进行全面系统管理和优化的管理与控制活动,即是从施工项目开始到项目竣工完成过程中,通过一系列的项目控制与管理措施,以确保质量管理目标、成本管理目标以及安全管理目标的顺利实现。为全面保证施工质量,以下就给排水工程中的施工前、施工中以及施工后三个阶段分别进行了阐述。
【关键词】给排水工程;施工;管理
1.施工准备阶段
做好图纸会审工作
图纸会审是施工准备阶段的一项重要组成部分,做好图纸会审能有效促进给排水施工的正常进行。依据给排水工程的基本特点,应抓好以下几方面工作:设计图纸是否符合国家技术规范标准、当地相关政策的具体规定以及是否满足建设单位的基本要求;设计是否具备进行施工的技术条件,采取先进的技术措施和施工工艺时,是否能保证技术上的施工安全;设计图纸上坐标、标高和尺寸等是否符合实际建筑构件的要求,洁具设备的安装位置是否恰当,以及材料的规格、尺寸等是否合乎规定的基本要求;消防设备以及基础设施的具体位置应提前上报当地主管部门得到审查认可,并确定具体的施工要求;加强各专业之间的协调工作,做好土建预留、预埋孔洞和设备安装位置的技术交底工作。
加强施工组织设计
承包商应加强施工组织设计工作,并将具体施工方案提交给监理和业主进行审核。施工组织方案应突出体现设计图纸的可行性、合理性和安全性的基本原则,重点关注组织方案的技术和质量措施,是否完全符合 承包合同 规定的基本条件和具体要求,确保安全和文明施工并确保切实符合相关规范的有关规定;工程专业技术人员应认真掌握设计图纸内容,相关验收规范等,通过对承包商提交的施工组织设计进行严格的审查,审查对象主要是专业工程部分和承包商分包工程部分,详尽了解施工企业的综合技术和管理水平,以便进行有重点的预控和管理力度。
严格材料、设备质量控制
给排水施工所需材料、设备,在施工前由施工单位填写《工程材料使用报审表》,为保证材料、设备的质量以及各种性能指标符合技术标准要求,应安排采购部门统一进行采购和管理。应依据排水设计施工图规定的规格、型号等以及施工要求进行采购,所选购材料、设备必须具备合格证、质保书以及相关检测 报告 等相关认证资料,特殊材料需经相关质检部门检验合格后方可使用,所有运至施工现场的材料和设备,均必须做好防雨、防潮等保管防护工作。
2.施工阶段的管理工作
做好组织、协调和管理工作
给排水工程在建筑整体工程中占有相对较小的比重,但其涉及面广,工序复杂,专业工种多,因而必须加强组织、协调和管理工作。应严格混凝土浇筑的审批程序,由专业工程师进行现场指导,做好土建和给排水安装作业的协调配合,重点强调预留、预埋孔洞的具体位置和实际尺寸,以避免后续施工由于土建预留预埋的失误而开凿墙板造成返工。施工单位应及时和设计单位进行沟通,以便及时攻克施工过程中的诸多技术和管理问题,应严格控制设计的变更,设计变更必须经过多方周密细致分析讨论后实施。另外,必须经过给排水专业工程师签名确认后,方可进行混凝土的浇筑。
做好土建施工的预留、预埋工作
为防止后续施工进行楼板开凿而严重破坏建筑物结构,在进行土建施工时应将管道穿越楼板位置预留适当的孔洞,同时在管道穿越地下室外墙的具体位置,也必须预埋合适的套管,以避免外墙产生渗漏现象。因此,一定要严格和土建施工的密切配合,并确保管道穿越位置预留、预埋孔洞、支架以及钢构件等完全符合设计要求。应确保预埋在管道穿越楼板处套管的顶部比装饰地面高出20mm的距离,预埋在厨房、卫生间内的套管的顶部应比装饰地面高出50mm的距离,同时应使套管底部保持和楼板底面齐平,预埋在穿越墙壁位置的套管,保持其两端和饰面齐平,禁止随意开凿孔洞。依据设计施工图纸的基本要求,认真掌握管道配件的尺寸大小,在进行混凝土浇注前应制出预留套管的样图,作为指导预埋预留孔洞施工的参考依据。
做好主体结构的装修施工
进行主体结构装修施工是给排水工程施工中的重要环节,管道穿越主体结构的伸缩缝、沉降缝等后浇带时必须安装补偿装置。安装立管之前,需要将该立管在各部位预留预埋孔洞打通,由上往下垂直吊线,并准确测出立管的垂直中心线作为安装立管的参照线。立管施工完毕后,应严格检查其是否合乎垂直度和墙之间的距离比例要求,是否合乎设计施工的具体要求,待确定一切达到标准后利用管卡将其固定,并按照设计施工规范要求将各位置孔洞修补平整。排水立管应依照设计规定,在其中心位置距地面大约为处设置检查口,同时应在排水立管底部按具体要求设置合适的支墩。套管和管道之间的缝隙采用阻燃细密材料进行填实至端面平滑为止,并确保管道接口不要设置在套管内。吊顶内以及墙体内的排水管在施工完毕后,均应通过严格的闭水试验进行检测;排水立管、干管等必须做严格的通球试验,确保符合要求时及时进行隐蔽工程手续验收工作。
加强隐蔽工程的质量控制
给排水系统的管材、管件以及设备的质量必须符合设计施工规定的要求,应认真检查管道是否畅通后,再确定进行施工,施工完毕后再复检管道是否畅通;隐蔽工程的给水管道必须严格通水检测,安装完毕后的给水管道依据相关规定标准要求采取加压试验进行检测。隐蔽之前依照图纸要求检查各方面是否遗漏,安装位置、操作方法等方面是否满足设计的规范要求,经过水压、闭水和灌水试验,并通过验收合格方可进行工程的隐蔽工作。
3.施工后期的管理
严格施工后的质量把控验收工作,做好工程信息资料的收集整理工作,并依照专门的验收规范和标准进行工程的验收,尤其要加强隐蔽工程、被检验项目的质量验收工作,及时发现问题,找出原由并按合理的程序加以处理,亦或采取各种措施和方法进行调整和整改,将各种问题隐患消灭在萌芽状态,待各项整改措施验收合格后才能进入后续工序或分项施工。只有各项检测和验收符合规定的标准后,方可进行分部、分项工程的验收工作。在未进行工程竣工的验收移交前,要加强工程资料的收集和整理工作,以确保给排水工程的合理运行和管理。
4.结语
给排水工程必须严格依照国家技术标准的具体要求,确保完全符合相关的施工质量验收规范。为了满足于理想的施工管理水平,应严格组织设计施工管理,加强各工序和各环节的工序质量控制,重点突出施工管理中的难点进行改进和革新,并不断完善施工的质量管理措施,以确保给排水工程的整体施工质量。
【参考文献】
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分析化学发展史摘要]分析化学始于一些分析检验的实践活动。商品生产和交换的发展,促进了分析检验工作。16世纪,化学反应广泛地应用于湿法分析。18世纪中叶,重量分析法使分析化学由单纯的定性分析迈入了定量分析的时代。到了19世纪,定性分析趋于完善,定量分析的各种方法也相继出现并不断发展。分析化学真正成为一门独立的学科是在20世纪初,被称之为经典分析化学。20世纪以来,在经典化学不断充实、完善的同时,仪器分析也迅猛发展,并且在分析化学中占据越来越重要的地位。[关键词]化学分析;仪器分析在化学还没有成为一门独立学科的中世纪,甚至古代,人们已开始从事分析检验的实践活动。这一实践活动来源于生产和生活的需要。如为了冶炼各种金属,需要鉴别有关的矿石;采取天然矿物做药物治病,需要识别它们。这些鉴别是一个由表及里的过程,古人首先注意和掌握的当然是它们的外部特征。如水银又名“流珠”,“其状如水似银”,硫化汞名为“朱砂”、“丹砂”等都是抓住它们的外部特征。人们初步对不同物质进行概念上的区别,用感官对各种客观实体的现象和本质加以鉴别,就是原始的分析化学。在制陶、冶炼和制药、炼丹的实践活动中,人们对矿物的认识便逐步深化,于是便能进一步通过它们的一些其他物理特性和化学变化作为鉴别的依据。如中国曾利用“丹砂烧之成水银”来鉴定硫汞矿石。随着商品生产和交换的发展,很自然地就会产生控制、检验产品的质量和纯度的需求,于是产生了早期的商品检验工作。在古代主要是用简单的比重法来确定一些溶液的浓度,可用比重法衡量酒、醋、牛奶、蜂蜜和食油的质量。到了6世纪已经有了和我们现在所用的基本相同的比重计了。商品交换的发展又促进了货币的流通,高值的货币是贵金属的制品,于是出现了货币的检验,也就是金属的检验。古代的金属检验,最重要的是试金技术。在我国古代,关于金的成色就有“七青八黄九紫十赤”的谚语。在古罗马帝国则利用试金石,根据黄金在其上划痕颜色和深度来判断金的成色。16世纪初,在欧洲又有检验黄金的所谓“金针系列试验法”,这是简易的划痕试验法的进一步发展。16世纪,化学的发展进入所谓的“医药化学时期”。关于各地各类矿泉水药理性能的研究是当时医药化学的一项重要任务,这种研究促进了水溶液分析的兴起和发展。1685年,英国著名物理学家兼化学家R·波义耳(Boyle,1627-1691)编写了一本关于矿泉水的专著《矿泉的博物学考察》,相当全面地概括总结了当时已知的关于水溶液的各种检验方法和检定反应。波义耳在定性分析中的一项重要贡献是用多种动、植物浸液来检验水的酸碱性。波义耳还提出了“定性检出极限”这一重要概念。这一时期的湿法分析从过去利用物质的一些物理性质为主,发展到广泛应用化学反应为主,提高了分析检验法的多样性、可靠性和灵敏性,并为近代分析化学的产生做了准备。18世纪以后,由于冶金、机械工业的巨大发展,要求提供数量更大、品种更多的矿石,促进了分析化学的发展。这一时期,分析化学的研究对象主要以矿物、岩石和金属为主,而且这种研究从定性检验逐步发展到较高级的定量分析。其中干法的吹管分析法曾起过重要作用。此法是把要化验的金属矿样放在一块木炭的小孔中,然后以吹管将火焰吹到它上面,一些金属氧化物便熔化并会被还原为金属单质。但这种方法能够还原出的金属种类并不多。到了18世纪中叶,重量分析法使分析化学迈入了定量分析的时代。当时著名的瑞典化学家和矿物学家贝格曼(Torbern Bergman,1735-1784)在《实用化学》一书中指出:“为了测定金属的含量,并不需要把这些金属转变为它们的单质状态,只要把他们以沉淀化合物的形式分离出来,如果我们事先测定沉淀的组成,就可以进行换算了。”到了19世纪,新元素如雨后春笋般出现,加之矿物组成复杂,湿法检验若没有丰富的经验和周密的检验方案,想得到确切的检验结果显然是非常困难的。德国化学家汉立希(PfaffChristian Heinrich,1773-1852)在他1821出版的一书中指出:为了使湿法定性检验的问题简单化和减少盲目性,应进行初步试验。1829年,德国化学家罗塞(Hoinrich Rose ,1795-1864)首次明确地提出并制定了系统定性分析法。1841年德国化学家伏累森纽斯(Carl Remegius Frese-nius,1818-1897)改进了系统定性分析法,较之罗塞的方案使用的试剂较少。后来又得到美国化学家诺伊斯(Arthur )的进一步精细研究和改进,使定性分析趋于完善。同一期间,定量分析也迅猛发展。由伏累森纽斯对各种沉淀组成的测定结果和今天的数据加以对比,可以看出重量分析法到了伏累森纽斯时期已经非常准确。他当年研究的某些测定方法至今仍在沿用,其精确度也很可靠。他还对一系列复杂的分离问题如钙与镁、铜和汞、锡和锑等的分离都提出了创造性的见解。他还将缓冲溶液、金属置换、络合掩蔽等手段用于解决这些问题。随着过滤技术的改进,有机沉淀剂的应用,加热、净化、重结晶、高精度分析天平等方面研究工作的进展,使重量分析的精确度得到更进一步的提高。但这种方法操作手续繁琐,耗时长,这就使得容量分析迅速发展。根据沉淀反应、酸碱反应、氧化-还原反应及络合反应的特点,相应出现了沉淀滴定、酸碱滴定、氧化-还原滴定及络合滴定的容量分析法。法国物理学家兼化学家盖吕萨克(Gay-Lussac,1778-1850)应该算是滴定分析的创始人,他继承前人的分析成果对滴定分析进行深入研究,对滴定法的进一步发展,特别是对提高准确度方面做出了贡献,他所提出的银量法至今仍在应用。在各种滴定法中,氧化-还原滴定法占有最重要的地位。碘量法在该世纪中叶已经具有了今天我们沿用的各种形式。1853年赫培尔(Hempel)应用高锰酸钾标准溶液滴定草酸,这一方法的建立为以后一些重要的间接法和回滴法打下了基础。沉淀滴定法则在盖吕萨克银量法的启发下,继续有了较大发展,其中最重要的是1856年莫尔提出的以铬酸钾为指示剂的银量法,这便是广泛应用于测定氯化物的“莫尔法”。1874年伏尔哈特()提出了间接沉淀滴定的方法,使沉淀滴定法的应用范围得以扩大。络合滴定法在该世纪的中叶,借助于有机试剂而得以形成,且有较大进展。酸碱滴定法由于找不到合适的指示剂进展不大,直到19世纪70年代,酸碱滴定的状况仍没有重大改变。只是当人工合成指示剂问世并开始应用后,由于它们可在一个很宽的pH范围内变色,这才使酸碱滴定的应用范围显著地扩大。滴定分析发展中的另一个方面是仪器的设计和改进,使分析仪器已基本上具备了现有的各种形式。因而,这一时期堪称为滴定分析的极盛时期。直到19世纪末,分析化学基本上仍然是许多定性和定量的检测物质组成的技术汇集。分析化学作为一门科学,很多分析家认为是以著名的德国物理化学家奥斯特瓦尔德(WilholnOstwald,1853-1932)出版《分析化学的科学基础》的1894年为新纪元的。20世纪初,关于沉淀反应、酸碱反应、氧化-还原反应及络合物形成反应的四个平衡理论的建立,使分析化学家的检测技术一跃成为分析化学学科,称之为经典分析化学。因此,20世纪初这一时期是分析化学发展史上的第一次革命。20世纪以来,原有的各种经典方法不断充实、完善。直到目前,分析试样中的常量元素或常量组分的测定,基本上仍普遍采用经典的化学分析方法。20世纪中叶,由于生产和科研的发展,分析的样品越来越复杂,要求对试样中的微量及痕量组分进行测定,对分析的灵敏度、准确度、速度的要求不断提高,一些以化学反应和物理特性为基础的仪器分析方法逐步创立和发展起来。这些新的分析方法都是采用了电学、电子学和光学等仪器设备,因而称为“仪器分析”。仪器分析所牵涉到的学科领域远较19世纪时的经典分析化学宽阔得多。光度分析法、电化学分析法、色层法相继产生并迅速发展。这一时期的分析化学的发展要受到物理、数学等学科的广泛影响,同时也开始对其它学科作出显著贡献,这是分析化学史上的第二次革命。70年代以后,分析化学已不仅仅局限于测定样品的成分及含量,而是着眼于降低测定下限、提高分析准确度上。并且打破化学与其它学科的界限,利用化学、物理、生物、数学等其它学科一切可以利用的理论、方法、技术对待测物质的组成、组分、状态、结构、形态、分布等性质进行全面的分析。由于这些非化学方法的建立和发展,有人认为分析化学已不只是化学的一部分,而是正逐步转化成为一门边缘学科———分析科学,并认为这是分析发展史上的第三次革命。目前,分析化学处于日新月异的变化之中,它的发展同现代科学技术的总发展是分不开的。一方面,现代科学技术对分析化学的要求越来越高。另一方面,又不断地向分析化学输送新的理论、方法和手段,使分析化学迅速发展。特别是近年来电子计算机与各类化学分析仪器的结合,更使分析化学的发展如虎添翼,不仅使仪器的自动控制和操作实现了高速、准确、自动化,而且在数据处理的软件系统和计算机终端设备方面也大大前进了一步。作为分析化学两大支柱之一的仪器分析发挥着越来越重要的作用,但对于常量组分的精确分析仍然主要依靠化学分析,即经典分析。化学分析和仪器分析两部分内容互相补充,化学分析仍是分析化学的一大支柱。美国Analytical Chemistry杂志1991年和1994年两次刊登同一作者的长文“经典分析的过去、现在和未来”,强调重视经典分析的重要性。1] 余新武,张志钢,罗玉梅. 化学的发展史与环境的关系[J]. 湖北师范学院学报(自然科学版) , 2003,(04) . [2] 张秉孝. 现代分析化学与发展动向[J]. 内蒙古石油化工 , 2001,(04) . [3] 王睿. 现代科技革命与分析化学[J]. 安徽化工 , 2004,(04) . [4] 王翔. 有机化学发展史概述[J]. 黔东南民族师范高等专科学校学报 , 2003,(06) . [5] 孙玉彬,耿玉宏. 分析化学的发展与展望[J]. 滨州师专学报 , 2001,(02) . [6] 金钦汉. 试谈分析化学的明天[J]. 大学化学 , 2000,(05) . [7] 高鸿. 分析化学已发展到分析科学阶段[J]. 大学化学 , 1999,(04) . [8] 周南. 现代分析化学的内涵和新定义[J]. 理化检验.化学分册 , 2001,(01) . [9] 邓星亮. 化学发展史与自然辩证法[J]. 邵阳学院学报(社会科学版) , 1994,(06) . [10] 钟桐生. 分析化学进展[J]. 益阳师专学报 , 2002,(06) .
化学发展史论文一、化学的前奏1.人类文明的起点——火的利用在几百万年以前,人类过着极其简单的原始生活,靠狩猎为生,吃的是生肉和野果。根据考古学家的考证,至少在距今50 万年以前,可以找到人类用火的证据,即北京周口店北京猿人生活过的地方发现了经火烧过的动物骨骼化石。有了火,原始人从此告别了茹毛饮血的生活。吃了熟食后人类增进了健康,智力也有所发展,提高了生存能力。后来,人们又学会了摩擦生火和钻木取火,这样,火就可以随身携带了。于是,人们不再是火种的看管者,而成了能够驾驭火的造火者。火是人类用来发明工具和创造财富的武器,利用火能够产生各种各样化学反应这个特点,人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺,进入了广阔的生产、生活天地。2.历史悠久的工艺——制陶陶器是什么时候产生的,已很难考证。对陶器的由来,说法不一,有人推测:人类最原始的生活用容器是用树枝编成的,为了使它耐火和致密无缝,往往在容器的内外抹上一层粘土。这些容器在使用过程中,偶尔会被火烧着,其中的树枝都被烧掉了,但粘土不会着火,不但仍旧保留下来,而且变得更坚硬,比火烧前更好用。这一偶然事件却给人们很大启发。后来,人们干脆不再用树枝做骨架,开始有意识地将粘土捣碎,用水调和,揉捏到很软的程度,再塑造成各种形状,放在太阳光底下晒干,最后架在篝火上烧制成最初的陶器。大约距今1 万年以前,中国开始出现烧制陶器的窑,成为最早生产陶器的国家。陶器的发明,在制造技木上是一个重大的突破。制陶过程改变了粘土的性质,使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙(gài)、氧化镁(měi)等在烧制过程中发生了一系列的化学变化,使陶器具备了防水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义,而且有新的经济意又。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法,陶制的纺轮、陶刀、陶挫等工具也在生产中发挥了重要的作用,同时陶制储存器可以使谷物和水便于存放。因此,陶器很快成为人类生活和生产的必需品,特别是定居下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。3.冶金化学的兴起在新石器时代后期,人类开始使用金属代替石器制造工具。使用得最多的是红铜。但这种天然资源毕竟有限,于是,产生了从矿石冶炼金属的冶金学。最先冶炼的是铜矿,约公元前3800 年,伊朗就开始将铜矿石(孔雀石)和木炭混合在一起加热,得到了金属铜。纯铜的质地比较软,用它制造的工具和兵器的质量都不够好。在此基础上改进后,便出现了青铜器。到了公元前3000~前2500 年,除了冶炼铜以外,又炼出了锡(xī) 和铅(qiān)两种金属。往纯铜中掺入锡,可使铜的熔点降低到800℃左右,这样一来,铸造起来就比较容易了。铜和锡的合金称为青铜(有时也含有铅),它的硬度高,适合制造生产工具。青铜做的兵器,硬而锋利,青铜做的生产工具也远比红铜好,还出现了青铜铸造的铜币。中国在铸造青铜器上有过很大的成就,如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一种礼器,是世界上最大的出土青铜器。又如战国时的编钟,称得上古代在音乐上的伟大创造。因此,青铜器的出现,推动了当时农业、兵器、金融、艺术等方面的发展,把社会文明向前推进了一步。世界上最早炼铁和使用铁的国家是中国、埃及和印度,中国在春秋时代晚期(公元前6 世纪)已炼出可供浇铸的生铁。最早的时候用木炭炼铁,木炭不完全燃烧产生的一氧化碳把铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。铁被广泛用于制造犁铧、铁■(一种锄草工具)、铁锛等农具以及铁鼎等器物,当然也用于制造兵器。到了公元前8~前7 世纪,欧洲等才相继进入了铁器时代。由于铁比青铜更坚硬,炼铁的原料也远比铜矿丰富,在绝大部分地方,铁器代替了青铜器。4.中国的重大贡献——火药和造纸黑火药是中国古代四大发明之一。为什么要把它叫做“黑火药”呢?这还要从它所用的原料谈起。火药的三种原料是硫磺、硝(xiāo)石和木炭。木炭是黑色的,因此,制成的火药也是黑色的,叫黑火药。火药的性质是容易着火,因此可以和火联系起来,但是这个“药”字又怎样理解呢?原来,硫磺和硝石在古代都是治病用的药,因此,黑火药便可理解为黑色的会着火的药。火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关,炼丹的目的是寻求长生不老的药,在炼丹的原料中,就有硫磺和硝石。炼丹的方法是把硫磺和硝石放在炼丹炉中,长时间地用火炼制。在许多次炼丹过程中,曾出现过一次又一次地着火和爆炸现象,经过这样多次试验终于找到了配制火药的方法。黑火药发明以后就与炼丹脱离了关系,一直被用在军事上。古代人打仗,近距离时用刀枪,远距离时用弓箭。有了黑火药以后,从宋朝开始,便出现了各种新式武器,例如用弓发射的火药包。火药包有火球和火蒺藜两种,用火将药线点着,把火药包抛出去,利用燃烧和爆炸杀伤对方。大约在公元8 世纪,中国的炼丹术传到了阿拉伯,火药的配制方法也传了过去,后来又传到了欧洲。这样,中国的火药成了现代炸药的“老祖宗”。这是中国的伟大发明之一。纸是人类保存知识和传播文化的工具,是中华民族对人类文明的重大贡献。在使用植物纤维制造的纸以前,中国古代传播文字的方法主要有:在甲骨(乌龟的腹甲和牛骨)上刻字,即所谓的甲骨文;甲骨数量有限,后来改在竹简或木简上刻字。可是,孔子写的《论语》所用的竹简之多,份量之重是可想而知的;另外,用丝织成帛(bó),也可以用来写字,但大量生产帛却是难以做到的。最后才有了用植物纤维制造的纸,一直流传到今天。1957 年5 月,中国考古工作者在陕西省西安市灞(bà)桥的一座古代墓葬中发现一些米黄色的古纸。经鉴定这种纸主要由大麻纤维制造,其年代不会晚于汉武帝(公元前156~公元前87 年),这是现存的世界上最早的植物纤维纸。提起纸的发明,人们都会想起蔡伦。他是汉和帝时的中常侍。他看到当时写字用的竹简太笨重,便总结了前人造纸的经验,带领工匠用树皮、麻头、破布、破鱼网等做原料,先把它们剪碎或切断,放在水里长时间浸泡,再捣烂成为浆状物,然后在席子上摊成薄片,放在太阳底下晒干,便制成了纸。它质薄体轻,适合写字,很受欢迎。造纸是一个极其复杂的化学工艺,它是广大劳动人民智慧的产物。实际上,蔡伦之前已经有纸了,因此,蔡伦只能算是造纸工艺的改良者。5.炼丹术与炼金术当封建社会发展到一定的阶段,生产力有了较大提高的时候,统治阶级对物质享受的要求也越来越高,皇帝和贵族自然而然地产生了两种奢望:第一是希望掌握更多的财富,供他们享乐;第二,当他们有了巨大的财富以后,总希望永远享用下去。于是,便有了长生不老的愿望。例如,秦始皇统一中国以后,便迫不及待地寻求长生不老药,不但让徐福等人出海寻找,还召集了一大帮方士(炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂——长生不老药。炼金家想要点石成金(即用人工方法制造金银)。他们认为,可以通过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。像希腊的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金,然后把它放入多硫化钙溶液中浸泡。于是,在合金表面便形成了一层硫化锡,它的颜色酷似黄金(现在,金黄色的硫化锡被称为金粉,可用作古建筑等的金色涂料)。这祥,炼金家主观地认为“黄金”已经炼成了。实际上,这种仅从表面颜色而不从本质来判断物质变化的方法,是自欺欺人。他们从未达到过“点石成金”的目的。虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到,但是他们辛勤的劳动并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化学实验室”中,应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训,甚至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提出:“丹砂(硫化汞)烧之成水银,积变(把硫和水银二者放在一起)又还成(交成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结,即“物质之间可以用人工的方法互相转变”。炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验,必定需要大批实验器具,于是,他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过滤装置等。他们还根据当时的需要,制造出很多化学药剂、有用的合金或治病的药,其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法和经过记录下来,他们还创造了许多技术名词,写下了许多著作。正是这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金著作,开挖了化学这门科学的先河。从这些史实可见,炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩的,后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们,应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。因此,在英语中化学家(chemist)与炼金家(alchemist)两个名词极为相近,其真正的含义是“化学源于炼金术”。二、创建近代化学理论——探索物质结构世界是由物质构成的,但是,物质又是由什么组成的呢?最早尝试解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140 年),他认为:“易有太极,易生两仪,两仪生四象,四象生八卦。”以阴阳八卦来解释物质的组成。约公元前1400 年,西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的泰立斯认为水是万物之母;黑拉克里特斯认为,万物是由火生成的;亚里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时,以四种“原性”作为自然界最原始的性质,它们是热、冷、干、湿,把它们成对地组合起来,便形成了四种“元素”,即火、气、水、土,然后构成了各种物质。上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上,是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出:“元素是构成物质的基本,它可以与其他元素相结合,形成化合物。但是,如果把元素从化合物中分离出来以后,它便不能再被分解为任何比它更简单的东西了。”波义耳还主张,不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从事工艺的经验性技艺,而应把它看成一门科学。因此,波义耳被认为是将化学确立为科学的人。人类对物质结构的认识是永无止境的,物质是由元素构成的,那么,元素又是由什么构成的呢?1803 年,英国化学家道尔顿创立的原子学说进一步解答了这个问题。原子学说的主要内容有三点:1.一切元素都是由不能再分割和不能毁灭的微粒所组成,这种微粒称为原子;2.同一种元素的原子的性质和质量都相同,不同元素的原子的性质和质量不同;3.一定数目的两种不同元素化合以后,便形成化合物。原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德罗又于1811 年提出了分子学说,进一步补充和发展了道尔顿的原子学说。他认为,许多物质往往不是以原子的形式存在,而是以分子的形式存在,例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子,而化合物实际上都是分子。从此以后,化学由宏观进入到微观的层次,使化学研究建立在原子和分子水平的基础上。三、现代化学的兴起19 世纪末,物理学上出现了三大发现,即X 射线、放射性和电子。这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念,从而打开了原子和原子核内部结构的大门,揭露了微观世界中更深层次的奥秘。热力学等物理学理论引入化学以后,利用化学平衡和反应速度的概念,可以判断化学反应中物质转化的方向和条件,从而开始建立了物理化学,把化学从理论上提高到了一个新的水平。在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结合力)理论,使人类进一步了解了分子结构与性能的关系,大大地促进了化学与材料科学的联系,为发展材料科学提供了理论依据。化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和思考社会问题,用化学的知识来分析和解决社会问题,例如能源危机、粮食问题、环境污染等。化学与其他学科的相互交叉与渗透,产生了很多边缘学科,如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等,使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证,在改善人民生活,提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上,发展成为多分支学科的科学,开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”将运用善变之手,为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。2.元素发现史上的两次奇迹及科学方法研究陕西省渭南师范专科学校化学系张文根化学发展史上,从个人发现新元素的数量方面讲,出现过两次奇迹。值得研究的是,两次奇迹基本上都采用了类似的科学研究方法。1.戴维与新元素的发现英国化学家戴维(H·Davy,1778~1829)出生于木刻匠家庭,从小就喜爱化学实验。他曾用自己的身体试验氧化亚氮(笑气)气体的毒性,发现其麻醉性,使医学外科手术发生了重大改途;他还发明了安全矿灯,解决了因火焰引起的瓦斯爆炸,对19 世纪欧洲煤矿的安全开采做出了有益的贡献。但是,他一生最辉煌的成就莫过于新元素的发现。1799 年,意大利物理学家伏特(A·Volta)发现了金属活动顺序,并应用其发明了伏特电池。次年,英国化学家尼科尔森(W.Nicholson)和卡里斯尔(A·Carlisle)利用伏特电池成功地分解了水。从此,电在化学研究中的应用引起了科学家的广泛关注。1806 年,戴维对前人有关电的研究进行了总结,预言这种手段除可以把水分解为氢气和氧气外,还可能分解其他物质,这一科学思想使他把电与物质组成联系起来,从而导致了一系列新元素的发现。1777 年之前,对于碱类和碱土类物质的化学成分,人们普遍认为具有元素性质,是不能再分解的。法国化学家拉瓦锡(A·L·Lavoisier)创立氧化理论之后,则认为这两类物质都可能是氧化物。1807 年,戴维决心用实验来证实拉瓦锡的见解,同时也想验证一下自己预言的正确性。最初他用苛性钾或苛性钠的饱和溶液实验,发现碱没有变化,只和水电解结果一样。通过分析,他认为应该排除水这个干扰因素。于是改用熔融苛性钾,结果发现阴极白金丝周围出现了燃烧更旺的火焰,说明由于加热温度过高,分解出的产物立刻又被燃烧了。后来他换用碳酸钾并通以强电流,但阴极上出现的金属颗粒还是很快被烧掉了。最后,他总结教训,在密闭坩埚内电解熔融苛性钾,终于拿到了一种银白色金属,并进行性质实验,发现在水中能剧烈反应,出现淡紫色火焰,显然是该金属与水作用放出氢气的结果。山此,戴维判断这是一种新金属,取名为钾。不久,他又从苛性苏打中电解出了金属钠。次年,用同样方法,他从苦土(MgO)、石灰、菱锶矿(SrCO3)和重晶石(BaCO3)中分别又发现了新元素镁、钙、锶和钡。1807 年12 月,尽管当时英法两国正进行着战争,法国皇帝拿破仑仍然颁发勋章,以嘉奖戴维的卓越成就。但是,戴维并没有因此骄傲起来。金属钾被发现以后,他由该金属可从水中分解出氢气受到后发,认为钾也应该能够分解其他物质。于是在1808 年,他将钾与无水硼酸混合,在铜管中加热,得到了青灰色的非金属硼。这样,不到两年,戴维就发现了7 种新元素。如果加上他1810 年和1813 年确定的氯元素和碘元素,戴维一生发现和确认的元素就有9 种。这一成就在他去逝之前的52 个元素发现史上,无人能与其媲美。2.西博格与新元素的合成美国化学家西博格(G.T.Seeborg,1912~)的家庭境况和戴维差不多。依靠打工,他读完了高中和大学,并以出色的学习成绩,获得了著名科学家路易斯的赏识,随后便成为路易斯的得力助手和合作者,完成了许多重要研究。他热爱化学和物理学,决心在核化学领域做出非凡成绩。本世纪初,电子、X 射线和放射性的发现,打开了原子不可分的大门。1929 年,美国物理学家劳伦斯(E.O.Lawrence)在加利福尼亚大学发明■计出了回旋粒子加速器,从而取得了大大提高轰击粒子动能的手段,使新元素不断被发现和合成,仅1934 年至1937 年就有二百多种人工放射性同位素出现。到1939 年,在92 号铀元素之前,只剩下61 号和85号两个空位了。所以,人们已不在关心元素周期表中的空格补缺,而将精力转移到铀后面元素的发现和合成上。3.金刚石的老知识和新知识吴国庆(北京师范大学化学系100875)早在1879 年,SmithsonTennant 已经发现,金刚石燃烧的产物是碳的氧化物,故金刚石是碳的单质。1913 年,Bragg 父子用X-衍射实验测定了金刚石的晶体结构。证实通常的天然金刚石属于立方晶系,其晶胞为面心立方,一个晶胞里有8 个碳原子(一个点阵点为两个碳原子)。每个碳原子周围有四十呈四面体排列的碳原子,健长为154pm。然而应当指出,在殒石里发现的金刚石却是六方晶系的。两种晶体的差别不在于碳原子的杂化类型(sp3),而在于排列方式不同引起晶体的对称性不同。金刚石被人类当作宝石而珍藏,据说已有3000 年的历史。经过琢磨的金刚石称为钻石,它密度大(·cm-3),是已知物质中最坚硬的(莫氏硬度10);它对光的透明度好,折射率高,琢磨适当的钻石能反射出更多的光而显得格外耀眼;高色散性还使钻石有‘光彩’,这是白光被钻石色散成单色光所致。金刚石的色散值是天然宝石里最高的。利用色散值的差别可以把金刚石跟很象它的锆石(ZrsiO4)区分开来。天然金刚石有的无色,有的则呈美而的蓝、黄、棕、绿等色,还有的呈黑色。理论研究证实,纯净的金刚石应当是无色的。它可以透过各种不同波长的光(包括红外和紫外)。这是因为把金刚石晶体里的电子从基恣激发到最低能量的激发恣需要电子伏特的能量,远大于可见光的能量(—电子伏特)。当金刚石里掺杂氮,能量从原来的 降到 左右,随氮原子的含量的增高,由于热运动引起的氮能级的宽度的差别,吸收不同波长的可见光,呈现黄(C/N=105:1)、绿(C/N=103:1)色,氮原子继续增多,所有可见光都会被吸收掉,便得到黑色的金刚石。在好长一个时期里,人们认为蓝色的金刚石是由于其中掺杂铝引起的。后来经美国通用电气公司的实验室证实,金刚石的蓝色是由其中不到百万分之一的硼引起的。他们发现,蓝色的金刚石是有导电性的。这可以解释为:硼原子的存在可以使碳的价带电子进入硼(受主)能级而在价帝里留下空穴,引起空穴导电。而铝的掺杂不可能有这种性质。金刚石的颜色还可因掺杂原子引起所谓的“色心”(又称F 心)而引起。这类金刚石的颜色会因加热、辐照而改交,有的还有荧光。习惯上钻石的质量按克拉(1 克拉等于200 毫克)计算。一颗钻石,超过10 克拉,就已很稀罕很珍贵了。至今最大的一颗金刚石是1906 年开采出来的‘非洲之星’,3025 克拉。世界上最大的一颗钻石则是称为‘蒙兀儿大帝’的,加工前重780 克拉。人们梦想合成金刚石已经有很长的历史了。这种梦想的推动力一开始就是为了人工造出珍贵的钻石。因为天然的金刚石太少了。地球化学研究证实,自然界里的碳只有当熔化的岩百在3 万个大气压的高压下,才能以金刚石的方式结晶出来,有时生成金刚石的压力竟高到60000 个大气压。这样大的压力只有在地面下60—100 公里的深外才存在,从这样深的地方翻到地秃表层来的岩石太少了。开采金刚石需要很大的投资。那种从地表找到一颗金刚石的机会是极其稀少的。而开采出来的天然金刚12 石,只有很少就其质量而言可以加工成钻石,多数是灰色或黑色的。并不透明,有的内部夹杂有石墨,无法琢磨出钻石。最早尝试人工合成金刚石的报导在1880 年。而第一个宣称合成金刚石的是著名的法国实验化学家莫瓦桑(H·Moissan)。他以当时已有的化学知识预计,尚未制得的单质氟的化学性质极其活泼,若用它来及其迅猛地夺取碳氢化台物里的氢,就有可能把余留下的碳转变成金刚石。结果,他费了数年的光阴,克服了重重困难,真的制出了活泼的氟,取得了同的代人不可多得的巨大成就(他因此以及由此开拓的氟化学而得到诺贝尔奖金)。然而,当他实施氟和烃类的反应时,既使是在超低温下,也以猛烈的爆炸告终,一无所得。惨重的失败并未动摇过莫瓦桑人工制造金刚石的信念。后来,他从地球化学家那里得知了自然界石墨转化成金刚石的高温高压的条件,便设计了一种模拟天然过程的用石墨造金刚石的实验。他把石墨溶进熔融的铁,然后令铁急速地冷却。企图通过液恣的铁转化成固态的铁时产生的巨大内压,把石墨转化成金刚石。这种想法,粗想起来是蛮有道理的。因而莫瓦桑叫他的学生们,一次又一次地把这种实验得到的产品用无机酸把铁溶解掉,从黑乎乎的固恣残渣里寻找金刚石。后来,‘真的’从中发现了透明的“金刚石”。其中一颗被命名为法国卢浮宫里的著名钻石——摄政王同名的金刚石至今仍然在莫瓦桑的实验室里展览。莫瓦桑曾经两度在报上发表他已成功地制得金刚石。鉴于莫瓦桑的崇高威信,一时间引起了全球的轰动,穷人为之欢呼雀跃,富人为之垂头丧气。后来虽有著名氟化学家O·Ruff 在1915 年以及Parsons 在1920年宣称重复了莫瓦桑的实验制得了金刚石,却始终不能拿出足以令人信服的证据。到本世纪50 年代,有人从理论上论证了金刚石在高温高压下生成的临界条件,根本地否定了莫瓦桑设计的实验取得成功的可能性。据说,莫瓦桑的人造金刚石是他的学生被逼得无奈,投进酸洗后的黑色残渣里的天然金刚石。也有人报导,莫瓦桑得到的只是碳化硅或尖晶石(MgAl2O4)。首先在理论上计算合成金刚石的热力学条件的是R·Berman。简单地说,他的计算就是建立石墨转化为金刚石相图。计算的结果是:如果以温度为横坐标,压力为纵坐标,可以在图上划出一条由左下方向右上方延伸的近似的直线,在直线的下方是石墨的稳定区(对金刚石则是热力学的介稳区),在直线的上方则是金刚石的稔定区(对石墨则力介稳区)。若温度和压力正好外于直线上则是金刚石和石墨的平衡转化点。这张图表明,例如在1200—1500K 的温度范围内,要使石墨转化为金刚石的压力需要达到××109Pa(4—5 万大气压)。值得指出的是,在教学讨论中,我们常常发现有人误解高温对合成金刚石的作用。应当注意,根据上述的石墨转化为金刚石的相图,如前所述,相平衡线的斜率是正值。这就是说,反应温度越高,需要的压力也就越高。若单考虑温度,结论应当是:(就热力学而言)温度越高,石墨越不容易转化为金刚石。这也可以从只考虑温度不考虑压力的Gibbs—Helmholtz 方程(△G=△H-T△S)看出。标恣下石黑转化为金刚石是吸热反应(△H>0),熵变△S<0(∴-T△S>0),因此温度越高,石墨转化为金刚石的自由能越大,即自发趋势越小。加压有利于转化是不难理解的。这是由于石墨的密度比金刚石的小,转化是体积减小的过程。因此,转化反应所需的高温只是为了提高速度。事实上,在高温高压下合成金刚石也是需要催化剂的。无催化剂时,石墨直接转化为金刚石的实验条件是2700℃,13GPa;利用Ni—Co—Fe 合金加入少量的硫、钛、铝等,可使转化温度降到950℃,压力降到4GPa。金属为什么能够催化石墨转化为金刚石的反应?这是一个引人入胜的问题。在已经提出的理论中有两种十分形象。一种是金属的表面作用的理论:金属镍属于面心立方晶体。镍原子的二维密置层的法线方向是立方晶胞的对角13 线方向,在晶体学上称为(111)方向,而每个镍原子周围有6 个镍原子的二维密置层则称为(111)面。面上的镍原子形成的正三角形的边长为249pm,跟石墨的二维面上的碳原子形成的三角形的边长(246pm)十分接近。当金属镍的表面正好是(111)面而又正好对着石墨的二维平面肘,镍原子便和碳原子之间一对一地形成化学键(石墨的碳原子的与二维平面垂直的2pz 轨道里的单电子进入镍原子的只有单电子的3d轨道),结果把石墨的二维平面上的半数碳原子拉向镍的表面,在高压下,石墨的层间距从335pm 被压缩,从而使碳原子的杂化类型由sp2 转化为sp3(见图1)。铁、钴、镍及其合金的晶体结构相似,因此都是石墨转化为金刚石的催化剂。另一种理论认为石墨中的碳原子可以单个地进入金属原子之间的四面体空隙,并在金属原子的作用下使其原子轨道杂化成sp3,碳原子通过扩散遇到另一碳原子形成金刚石。图1 石墨在金属表面原子的作用下转化为金刚石50 年代初,在美国和瑞典成立了两个人造金刚石的研究小组,分别在1954 和1953 年合成了金 回答者
化 学 发 展 史( 化工学院 x x x)摘要:从公元前1500年到公元1650年,炼丹术士和炼金术士们,在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得荣华富贵的黄金,开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍,在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来,炼丹术、炼金术几经盛衰,使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书籍,第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry起源于alchemy,即炼金术。chemist至今还保留着两个相关的含义:化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。关键词:燃素化学;量子论;晶体化学自从有了人类,化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火,用火烧煮食物,烧制陶器,冶炼青铜器和铁器,都是化学技术的应用。正是这些应用,极大地促进了当时社会生产力的发展,成为人类进步的标志。今天,化学作为一门基础学科,在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。从古至今,伴随着人类社会的进步,化学历史的发展经历了哪些时期呢?远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺,主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的,化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。一、化学的来由化学的英文词为Chemistry,法文Chimie,德文Chemie,它们都是从一个古字、即拉丁字chemia,希腊字Xηwa(Chamia),希伯莱字Chaman或Haman,阿拉伯字Chema或Kema,埃及字Chemi演化而来的.它的最早来源难以查考.从现存资料看,最早是在埃及第四世纪的记载里出现的.所以有人认为可以假定是从埃及古字Chemi来的,不过这个名字的意义很晦涩,有埃及、埃及的艺术、宗教的迷惑、隐藏、秘密或黑暗等意义。其所以有这些意义,大概因为埃及在西方是化学记载诞生的地方,也是古代化学极为发达的地方,尤其是在实用化学方面。例如,埃及在十一朝代进已有一种雕刻表示一些工人下在制造玻璃,可见至少在公元前2500年以前,埃及已知道玻璃的制造方法了。再从埃及出土的木乃伊看,可知在公元前一、二千年时已精于使用防腐剂和布帛染色等技术。所以古人用埃及或埃及的艺术来命名“化学”。至于其它几种意义,可能因为古人认为化学是一种神奇和秘密的事业以及带有宗教色彩的缘故。中国的化学史当然也是毫不逊色的。大约5000-11000年前,我们已会制作陶器,3000多年前的商朝已有高度精美的青铜器,造纸、磁器、火药更是化学史上的伟大发明。在十六、十七世纪时,中国算得上是世界最先进的国家。“化学”二字我国在1856年开始使用。最早出现在英国传教士韦廉臣在1856年出版的《格物探原》一书中。二、化学的几个发展阶段远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺,主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的,化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年,炼丹术士和炼金术士们,在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得荣华富贵的黄金,开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍,在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来,炼丹术、炼金术几经盛衰,使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书籍,第一次有了“化学”这个名词。。燃素化学时期。从1650年到1775年,随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程,可燃物放出燃素后成为灰烬。定量化学时期,既近代化学时期。1775年前后,拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律,提出了原子学说,发现了元素周期律,发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。科学相互渗透时期,既现代化学时期。二十世纪初,量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言,解决了化学上许多悬而未决的问题;另一方面,化学又向生物学和地质学等学科渗透,使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。这里主要讲述近二百多年来的化学史故事。这是化学得到快速发展的时期,是风云变幻英雄辈出的期。让我们一道去体验当年化学家所经历的艰难险阻,在近代化学史峰回路转的曲折历程中不倦跋涉,领略他们拨开重重迷雾建立新理论、发现新元素、提出新方法时的无限风光。三、化学学科在探索中成长化学的发展可以说是日新月异,尤其是它的边缘学科或者说是它的分支学科,譬如生物化学、物理化学、晶体化学等等,令人目不暇接。就眼下炒得过热的基因工程、克隆技术以及共轭电场论等,更是令人眼花缭乱。而古往今来,有多少化学家为化学的发展做出了难以估量的贡献。你想了解他们吗?化学名人风采将带您走近他们。燃素说的影响 。可燃物如炭和硫磺,燃烧以后只剩下很少的一点灰烬;致密的金属煅烧后得到的锻灰较多,但很疏松。这一切给人的印象是,随着火焰的升腾,什么东西被带走了。当冶金工业得到长足发展后,人们希望总结燃烧现象本质的愿望更加强烈了。1723年,德国哈雷大学的医学与药理学教授施塔尔出版了教科书《化学基础》。他继承并发展了他的老师贝歇尔有关燃烧现象的解释,形成了贯穿整个化学的完整、系统的理论。《化学基础》是燃素说的代表作。施塔尔认为燃素存在于一切可燃物中,在燃烧过程中释放出来,同时发光发热。燃烧是分解过程:可燃物==灰烬+燃素金属==锻灰+燃素如果将金属锻灰和木炭混合加热,锻灰就吸收木炭中的燃素,重新变为金属,同时木炭失去燃素变为灰烬。木炭、油脂、蜡都是富含燃素的物质,燃烧起来非常猛烈,而且燃烧后只剩下很少的灰烬;石头、草木灰、黄金不能燃烧,是因为它们不含燃素。酒精是燃素与水的结合物,酒精燃烧时失去燃素,便只剩下了水。空气是带走燃素的必需媒介物。燃素和空气结合,充塞于天地之间。植物从空气中吸收燃素,动物又从植物中获得燃素。所以动植物易燃。富含燃素的硫磺和白磷燃烧时,燃素逸去,变成了硫酸和磷酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮,磷酸(当时指P2O5)与木炭密闭加热,便会重新夺得燃素生成硫磺和白磷。而金属和酸反应时,金属失去燃素生成氢气,氢气极富燃素。铁、锌等金属溶于胆矾(CuSO4·5H2O)溶液置换出铜,是燃素转移到铜中的结果。燃素说尽管错误,但它把大量的化学事实统一在一个概念之下,解释了冶金过程中的化学反应。燃素说流行的一百多年间,化学家为了解释各种现象,做了大量的实验,积累了丰富的感性材料。特别是燃素说认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程,化学反应中物质守恒,这些观点奠定了近、现代化学思维的基础。我们现在学习的置换反应,是物质间相互交换成分的过程;氧化还原反应是电子得失的过程;而有机化学中的取代反应是有机物某一结构位置的原子或原子团被其它原子或原子团替换的过程。这些思想方法与燃素说多么相似。舍勒和普里斯特里发现氧气的制法 :令后人尊敬的瑞典化学家舍勒的职业是药剂师--chemist,他长期在小镇彻平的药房工作,生活贫困。白天,他在药房为病人配制各种药剂。一有时间,他就钻进他的实验室忙碌起来。有一次,后院传来一声爆鸣,店主和顾客还在惊诧之中,舍勒满脸是灰地跑来,兴奋地拉着店主去看他新合成的化合物,忘记了一切。对这样的店员,店主是又爱又气,但从来不想辞退他,因为舍勒是这个城市最好的药剂师。到了晚上,舍勒可以自由支配时间,他更加专心致志地投入到他的实验研究中。对于当时能见到的化学书籍里的实验,他都重做一遍。他所做的大量艰苦的实验,使他合成了许多新化合物,例如氧气、氯气、焦酒石酸、锰酸盐、高锰酸盐、尿酸、硫化氢、升汞(氯化汞)、钼酸、乳酸、乙醚等等,他研究了不少物质的性质和成分,发现了白钨矿等。至今还在使用的绿色颜料舍勒绿(Scheele’s green),就是舍勒发明的亚砷酸氢铜(CuHAsO3)。如此之多的研究成果在十八世纪是绝无仅有的,但舍勒只发表了其中的一小部分。直到1942年舍勒诞生二百周年的时候,他的全部实验记录、日记和书信才经过整理正式出版,共有八卷之多。其中舍勒与当时不少化学家的通信引人注目。通信中有十分宝贵的想法和实验过程,起到了互相交流和启发的作用。法国化学家拉瓦锡对舍勒十分推崇,使得舍勒在法国的声誉比在瑞典国内还高。在舍勒与大学教师甘恩的通信中,人们发现,由于舍勒发现了骨灰里有磷,启发甘恩后来证明了骨头里面含有磷。在这之前,人们只知道尿里有磷。1775年2月4日,33岁的舍勒当选为瑞典科学院院士。这时店主人已经去世,舍勒继承了药店,在他简陋的实验室里继续科学实验。由于经常彻夜工作,加上寒冷和有害气体的侵蚀,舍勒得了哮喘病。他依然不顾危险经常品尝各种物质的味道--他要掌握物质各方面的性质。他品尝氢氰酸的时候,还不知道氢氰酸有剧毒。1786年5月21日,为化学的进步辛劳了一生的舍勒不幸去世,终年只有44岁。舍勒发现氧气的两种制法是在1773年。第一种方法是分别将KNO3、Mg(NO3)2、Ag2CO3、HgCO3、HgO加热分解放出氧气:2KNO3==2KNO2+O2↑2Mg(NO3)2 == 2MgO+4NO2↑+O2↑↑2Ag2CO3==4Ag+2CO2↑+O2↑2HgCO3==2Hg+2CO2↑+O2↑2HgO==2Hg+O2↑第二种方法是将软锰矿(MnO2)与浓硫酸共热产生氧气:2MnO2+2H2SO4(浓)== 2MnSO4+2H2O+O2↑舍勒研究了氧气的性质,他发现可燃物在这种气体中燃烧更为剧烈,燃烧后这种气体便消失了,因而他把氧气叫做“火气”。舍勒是燃素说的信奉者,他认为燃烧是空气中的“火气”与可燃物中的燃素结合的过程,火焰是“火气”与燃素相结合形成的化合物。他将他的发现和观点写成《论空气和火的化学》。这篇论文拖延了4年直到1777年才发表。而英国化学家普里斯特里在1774年发现氧气后,很快就发表了论文。普里斯特里始终坚信燃素说,甚至在拉瓦锡用他们发现的氧气做实验,推翻了燃素说之后依然故我。他将氧气叫做“脱燃素气”。他写到:我把老鼠放在‘脱燃素气’里,发现它们过得非常舒服后,我自己受了好奇心的驱使,又亲自加以实验,我想读者是不会觉得惊异的。我自己实验时,是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时我的肺部所得的感觉,和平时吸入普通空气一样;但自从吸过这种气体以后,经过好长时间,身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成通用品呢?不过现在只有两只老鼠和我,才有享受呼吸这种气体的权利罢了。”普里斯特里一生的大部分时间是在英国的利兹作牧师,业余爱好化学。1773年他结识了著名的美国科学家兼政治家富兰克林,他们后来成了经常书信往来的好朋友。普里斯特里受到好朋友多方的启发和鼓励。他在化学、电学、自然哲学、神学四个方面都有很多著述。1774年普里斯特里到欧洲大陆参观旅行。在巴黎,他与拉瓦锡交换了好多化学方面的看法。正直的普里斯特里同情法国大革命,曾在英国公开做了几次演讲。英国一批反对法国大革命的人烧毁了他的住宅和实验室。普里斯特里于1794年他六十一岁的时候不得已移居美国,在宾夕法尼亚大学任化学教授。美国化学会认为他是美国最早研究化学的学者之一。他住过的房子现在已建成纪念馆,以他的名字命名的普里斯特里奖章已成为美国化学界的最高荣誉。拉瓦锡和他的天平: 燃素说的推翻者,法国化学家拉瓦锡原来是学法律的。1763年,他20岁的时候就取得了法律学士学位,并且获得律师开业证书。他的父亲是一位律师,家里很富有。所以拉瓦锡不急于当律师,而是对植物学发生了兴趣。经常上山采集标本使他对气象学也产生了兴趣。后来,拉瓦锡在他的老师,地质学家葛太德的建议下,师从巴黎有名的鲁伊勒教授学习化学。拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细测定了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。从此,他的老师鲁伊勒就开始使用“结晶水”这个名词了。这次成功使拉瓦锡开始经常使用天平,并总结出了质量守恒定律。质量守恒定律成为他的信念,成为他进行定量实验、思维和计算的基础。例如他曾经应用这一思想,把糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式:葡萄糖 == 碳酸(CO2)+ 酒精这正是现代化学方程式的雏形。用等号而不用箭头表示变化过程,表明了他守恒的思想。拉瓦锡为了进一步阐明这种表达方式的深刻含义,又具体地写到:“我可以设想,把参加发酵的物质和发酵后的生成物列成一个代数式。再逐个假定方程式中的某一项是未知数,然后分别通过实验,逐个算出它们的值。这样以来,就可以用计算来检验我们的实验,再用实验来验证我们的计算。我经常卓有成效地用这种方法修正实验的初步结果,使我能通过正确的途径重新进行实验,直到获得成功。”早在拉瓦锡出生之时,多才多艺的俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律,他当时称之为“物质不灭定律”,其中含有更多的哲学意蕴。但由于“物质不灭定律”缺乏丰富的实验根据,特别是当时俄罗斯的科学还很落后,西欧对沙俄的科学成果不重视,“物质不灭定律”没有得到广泛的传播。1772年秋天,拉瓦锡照习惯称量了一定质量的白磷使之燃烧,冷却后又称量了燃烧产物P2O5的质量,发现质量增加了!他又燃烧硫磺,同样发现燃烧产物的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。他于是又做了更细致的实验:将白磷放在水银面上,扣上一个钟罩,钟罩里留有一部分空气。加热水银到40℃时白磷就迅速燃烧,之后水银面上升。拉瓦锡描述道:“这表明部分空气被消耗,剩下的空气不能使白磷燃烧,并可使燃烧着的蜡烛熄灭;1盎司的白磷大约可得到盎司的白色粉末(P2O5,应该是盎司)。增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量接近相同。”燃素说认为燃烧是分解过程,燃烧产物应该比可燃物质量轻。而拉瓦锡实验的结果却是截然相反。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月,他在实验记录本上写到:“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将“新化学”命名为“反燃素化学”。1774年,拉瓦锡做了焙烧锡和铅的实验。他将称量后的金属分别放入大小不等的曲颈瓶中,密封后再称量金属和瓶的质量,然后充分加热。冷却后再次称量金属和瓶的质量,发现没有变化。打开瓶口,有空气进入,这一次质量增加了,显然增加量是进入的空气的质量(设为A)。他再次打开瓶口取出金属锻灰(在容积小的瓶中还有剩余的金属)称量,发现增加的质量正和进入瓶中的空气的质量相同(即也为A)。这表明锻灰是金属与空气的化合物。拉瓦锡进一步想,如果设法从金属锻灰中直接分离出空气来,就更能说明问题。他曾经试图分解铁锻灰(即铁锈),但实验没有成功。拉瓦锡制得氧气之后: 到了这年的10月,普里斯特里访问巴黎。在欢迎宴会上他谈到“从红色沉淀(HgO)和铅丹(Pb3O4)可得到‘脱燃素气’”。对于正在无奈中的拉瓦锡来说,这条信息是很直接的启发。11月,拉瓦锡加热红色的汞灰制得了氧气。在舍勒的启发下,拉瓦锡甚至制造了火车头大小的加热装置,其中心是聚光镜。平台下面是六个大轮子,以便跟着太阳随时转动。1775年,拉瓦锡的实验中心已从分解金属锻灰转移到了对氧气的研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气,其实是吸收了氧气,与氧气化合,即氧化。这就是推翻了燃素说的燃烧的氧化理论。与此同时,拉瓦锡还用动物实验,研究了呼吸作用,认为“是氧气在动物体内与碳化合,生成二氧化碳的同时放出热来。这和在实验室中燃烧有机物的情况完全一样。”这就解答了体温的来源问题。空气中既然含有1/4的氧气(数据来自原文),就应该含有其余的气体,拉瓦锡将它称为“碳气”。研究了空气的组成后,拉瓦锡总结道:“大气中不是全部空气都是可以呼吸的;金属焙烧时,与金属化合的那部分空气是合乎卫生的,最适宜呼吸的;剩下的部分是一种‘碳气’,不能维持动物的呼吸,也不能助燃。”他把燃烧与呼吸统一了起来,也结束了空气是一种纯净物质的错误见解。1777年,拉瓦锡明确地讥讽和批判了燃素说:“化学家从燃素说只能得出模糊的要素,它十分不确定,因此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重量的,有时又没有重量;有时它是自由之火,有时又说它与土素相化合成火;有时说它能通过容器壁的微孔,有时又说它不能透过;它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫,每时每刻都在改变它的面貌。” 这年的9月5日,拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概论》,系统地阐述了燃烧的氧化学说,将燃素说倒立的化学正立过来。这本书后来被翻译成多国语言,逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断了与古代炼丹术的联系,揭掉了神秘和臆测的面纱,代之以科学的实验和定量的研究。化学进入了定量化学(即近代化学)时期。所以我们说拉瓦锡是近代化学的奠基者。舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧气,但由于他们思维不够广阔,更多地只是关心具体物质的性质,没有能冲破燃素说的束缚。与真理擦肩而过是很遗憾的。拉瓦锡对化学的另一大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说,辨证地阐述了建立在科学实验基础上的化学元素的概念:“如果元素表示构成物质的最简单组分,那么目前我们可能难以判断什么是元素;如果相反,我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来,那么,我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质,对我们来说,就算是元素了。”在1789年出版的历时四年写就的《化学概要》里,拉瓦锡列出了第一张元素一览表,元素被分为四大类:简单物质,普遍存在于动物、植物、矿物界,可以看作是物质元素:光、热、氧、氮、氢。简单的非金属物质,其氧化物为酸:硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素。简单的金属物质,被氧化后生成可以中和酸的盐基:锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌。简单物质,能成盐的土质:石灰、镁土、钡土、铝土、硅土。拉瓦锡对燃素说和其它陈腐观点的讥讽和批判是无情和激烈的。这使他在创建科学勋绩的同时得罪了一大批同时代和老一辈的科学家。在《影响世界历史的一百位人物》中,在许多有关历史、科学史、化学史的书籍中,作者都对拉瓦锡总是突出自己的人格特点进行低调的描述和评价,指责他在《化学概要》里没有提起舍勒和普里斯特里对他的启示和帮助。但我们得看到,拉瓦锡确实具有非凡的科学洞察力和勇往直前的无畏精神。虽然不是他最先发现氧气的制法,但他通过制取氧气分析了空气的组成,建立了燃烧的氧化学说。氧气因此不同于其它气体,被赋予非凡的科学意义。拉瓦锡十分勤奋,每天六点起床,从六点到八点进行实验研究,八点到下午七点从事火药局长或法国科学院院士的工作,七点到晚上十点,又专心从事他的科学研究。星期天不休息,专门进行一整天的实验工作。拉瓦锡28岁结婚时,他的妻子只有14岁。他们一生没有孩子,但生活非常愉快。她帮助拉瓦锡实验,经常陪伴在他身边。在拉瓦锡的著作里,有很多插图都是他的妻子画的。1789年法国大革命爆发,三年后拉瓦锡被解除了火药局长的职务。1793年11月,国民议会下令逮捕旧王朝的包税官。拉瓦锡由于曾经担任过包税官而自首入狱。极左派马拉曾与拉瓦锡有过激烈的科学争论,心存嫉恨,便诬陷拉瓦锡与法国的敌人有来往,犯有叛国罪,于1794年5月8日把他送上了断头台。对此,当时科学界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说:“他们可以一瞬间把他的头割下,而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”这时,拉瓦锡正当壮年,是51岁。四、化学学科的发展前沿中国运动医学杂志000124 基因工程也叫遗传工程(Genetic Engineering),是20世纪70年代在分子生物学发展的基础上形成的新学科。基因工程就是在分子水平上,用人工方法提取(或合成)不同生物的遗传物质,在体外切割、拼接和重新组成,然后通过载体把重组的DNA分子引入受体细胞,使外源DNA在受体细胞中进行复制与表达。按人们的需要产生不同的产物或定向地创造生物的新性状,并使之稳定地遗传给下代[1]。基因工程技术主要包括分离基因、纯化基因和扩增基因的技术,其核心是分子克隆技术。它能帮助人们从各种复杂的生物体中分离出单一的基因,并把它纯化,再把它大量扩增,用于研究。20多年来,基因工程技术得到了迅速地发展,特别是限制性内切酶、DNA序列分析及DNA重组技术等三大技术的发现和应用,不仅把分子生物学提高到了基因水平,而且也把生物学与医学中的其他学科引上基因研究的道路,并取得了许多揭示生命秘密和生命过程的重大成就 ......
摘要采用等体积浸渍-沉淀法制备了ZrO2/Al2O3、K2O-ZrO2/Al2O3、MgO-ZrO2/Al2O3、V2O5-ZrO2/Al2O3负载型复合载体,并以负载型复合载体负载Cu-Ni双金属制备了催化剂。用CO2-TPD、NH3-TPD、H2-TPR和微反应技术表征了双金属催化剂的表面酸碱特性、还原性能和催化活性。结果表明,在Cu-Ni催化剂上存在着金属位Cu-Ni合金、Lewis酸位Zrn+和Lewis碱位Zr=O三类活性中心;CO2在金属位和Lewis酸位协同作用下可生成CO2卧式吸附态M-(CO)-O→Zrn+,此吸附态具有反应活性,可解离成M-CO和Zr=O;CH3OH在Lewis酸位和Lewis碱位协同作用下可形成解离吸附态Zr-OCH3和Zr-OH;然后,M-CO与Zr-OCH3反应生成DMC。用K2O、MgO和V2O5掺杂改性复合载体负载Cu-Ni双金属催化剂还原温度有所上升,V2O5改性后的复合载体ZrO/Al2O3负载Cu-Ni双金属催化剂具有较强的表面酸中心;采用MgO改性后所得的ZrO2/Al2O3复合载体负载Cu-Ni双金属催化剂表面碱性最强;V2O5改性后的ZrO/Al2O3复合载体催化剂,由于表面酸中心数的增多,催化剂的活性增大。关键词:碳酸二甲酯(DMC);双功能催化剂;二氧化碳;甲醇联系