第一单元土木工程前言或许，工程师对于人类文明形成所做出的贡献多于其他专业人才群体。在各个社会中，工程师的作用就是发展技术应用以满足实际需要。例如，应用电力系统向城市供电，应用水轮驱动水碾，应用人造心脏延长生命，等。向我们提供水、燃料、电力的系统，交通网络系统，通讯系统，以及带来其他方便的系统是工程技术应用的产物。尽管真正的工程师们在以上进步和人类幸福中所起的作用，但对他们所起作用的理解仍是不完全的。工程是将知识转化为实际有效应用的技术，工程师则是在这样的转化中起关键作用的人。工程是服务人类的职业，人类环境是需要考虑的重要事项。通常，区分工程师和科学家一直存在困难，决定科学家的工作在哪里终止，工程师的工作从哪里开始也存在困难。科学与工程中有联系的工作的基本区别在于它们的目的不同。科学家以发明为目的，而工程师坚持有效使用发明来满足人类的需要。例如，德国物理学家亨利奇·赫兹发现了无线电波，而古里耶尔莫·马克尼则利用无线电波发展了无线电信技术，这是一项工程奇迹。在相关科学家建立了核裂变的科学原理后，制造原子武器、建造核电厂的艰难工作则由电力、化学和机械工程师来完成。土木工程是以向人类提供安全、舒适住所为目的的工程分支。住所是人类的基本需要之一，它由土木工程师负责提供。供水和灌溉系统的有效规划能增加一个国家的粮食产量。住所除了简单的掩蔽功能外，土木工程师还能将其建造来为居住者提供安宁、舒适的生活。世界上的工程奇迹——从塔形结构到今天的薄壳结构——都是土木工程发展的结果。道路、铁路、桥梁等交通网线是土木工程师的劳动果实，没有这样的交通网线，社会将不可能得到发展。任何工程学科都是由各种专业分支构成的巨大领域，土木工程的主要专业分支如下：1.结构工程结构工程是土木工程的最重要专业分支，结构的建造需要有效的规划、设计和施工方法，以实现完整的建造目的。一般地，结构工程建造包含五个步骤：定位，并合理排列结构构件，形成确定的形式，以实现最佳的使用功能。决定作用于结构上不同力的大小、方向和性质。结构分析，弄清受上述作用力的结构构件的行为特征。结构设计，以保证不同载荷作用下的结构稳定性。结构施工，采用精心选择的材料，由熟练工人完成。2.岩土工程为了实现建筑于地面结构的有效功能，必须知道土的特征。岩土工程给出土的基本知识体系，这一分支涉及以下方面：土——“土力学”下的材料——的性质和行为特征。结构、机器等基础的不同类型及其稳定性。岩土工程也涉及基础的分析、设计和施工。3.流体力学、水力学和水力机械流体力学讲述静止或运动流体的性质和特征，流体力学原理可以用到日常生活中，如：飞机的飞行，水中鱼的游动，以及血管中的血液循环等。水力结构，如大坝和配水结构的设计需要知道水的作用力和压力水的特征。利用水能的机械称为水力机械，如：涡能机利用水的势能发电，水泵是利用机械能提升水的装置。这些机械的工作有效性取决于该学科中涉及到的流体特征。4.交通工程一个国家的发展主要取决于可用的交通设施，一个国家的财富用可用的道路和航空设施来衡量。有三种交通模式，即：陆路、水路和空中运输，本专业涉及交通路线的设计、施工和运营。交通工程包含以下分支：公路工程、铁路工程、港口工程、机场工程，分别涉及道路的规划和设计和铁道、港口和机场。供水、净化水和环境工程没有食品人可以生存几天，但没有水人则活不了多久。向公众供给饮用水和废水的安全处理是土木工程师的责任。水来自于降水和地下水。供水工程涉及水的定位和收集、水处理方法、标准极限试验和水的有效供给。废水、固体废料、有毒废料等不能直接排放，因为这样会影响环境。因此，必须对这些废料进行处理和标准极限试验，然后再排放。卫生工程涉及废水的收集，处理方法和有效排放，保证世界安全。自然和人为产生并排入大气中的废料破坏自然平衡。人为或人类活动引起的污染物已经超过了大气系统的承受能力。环境工程师的作用是通过将各种技术应用到废料净化工作中，架设起生物学和技术之间的桥梁。环境工程涉及保护环境免受人类活动有害...
