力学在土木工程中的应用与发展研究

文秘知识 |

时间:

2021-07-21 10:15:57

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摘 要:在土木工程中充分利用力学优势,能够达到建筑结构稳定、节约材料等效果。基于此,在文章中以土木工程为研究对象,分析力学在土木工程中的应用,从压力、摩擦力、重力等方面探讨土木工程中的力学应用模式。并且分析力学在未来的建筑领域中發展前景,以期能够进一步促进土木工程发展,实现科技化、高效化的工程施工。

关键词:土木工程;受力分析;建筑领域

力学与土木工程具有相互促进和相互发展的关系,将力学理论应用在土木工程建设中,能够保证土木工程建设的科学性,提升工程施工质量。采用力学知识分析建筑各个部件的受力情况,使建筑内部达到平衡,这是一种高效的工程建设方法,因此需要相关人员对其进行重点关注和深入研究。

一、力学与建筑力学之间的关系

力学是物理学中的一部分,同时也是一门基础学科。力学可以划分为重力、阻力、支持力、摩擦力等,力学来源于生活,因此利用力学自然能够解决人们在实际生活中存在的问题。建筑力学属于土木工程建设中的基础,其中主要包括理论力学、材料力学以及结构力学构成,以上三部分都是在力学基础上实现的。反过来看,力学的良好发展,与建筑工程也有着紧密的联系,例如,在极端条件下,部分问题无法采用实验的方式证明,这一过程就可以应用力学原理,确定土木工程中包含的力学问题,促进我国力学理论的发展。由此可以看出,力学原理属于建筑力学的基础,建筑力学是在力学原理基础上形成的,同时也是力学原理的补充。二者属于交叉学科,相互影响却又相独立,不能将二者混为一谈。

通过以上分析能够看出,力学与建筑力学之间,是相互促进和相互发展的关系,在力学的基础上研究建筑结构的受力情况,能够保证最终分析结果的准确性,一旦脱离力学知识,那么建筑力学也无法得到有效应用。

二、力学在土木工程中的发展

(一)建筑理论力学

建筑力学理论是建筑知识中的基础内容,建筑结构要想保持稳定,就需要利用力学知识确定其受力情况,随着时代的发展,人们逐渐认识到力学知识在建筑中的重要性,并将其与建筑专业相互结合,形成了以下几种力学理论,建筑理论力学属于建筑力学中的基本内容,同时也是力学研究中的基础,通常情况下可以将其分为三种。第一种,运动学。第二种,静力学。第三种,动力学。静力学重点对平衡状态中的物体展开研究,确定建立平衡条件的方式,静力学能够对力学中的受力分析以及力学简化方式展开研究,利用合成、分解等方式,保证物体在受力过程中的平衡。例如,在受力分析的过程中,利用平行四边形法则、三角形法则以及正交分解法等,确定物体的受力方向,计算物体的受力情况,除此之外还可以使用力学原理以及牛顿定律等。动力学主要对机械运动的物体展开研究,确定运动与受力物体之间的关系,将牛顿运动定律和万有引力定律作为基础,在此基础上实现物体机械运动研究。

(二)建筑固体力学

固体力学主要针对固体的机械性质展开研究,其中包括固体介质在各种条件下的表现,例如对外作用力、温度以及形变中的表现等。通常情况下,可以将建筑固体力学分为材料力学、弹性力学以及塑性力学等内容,固体力学与力学之间存在着密切联系,能够为力学研究中的拉力、压力以及阻力等提供研究条件。例如,在研究力学材料的过程中,需要对杆件展开研究,杆件内力计算需要使用力的合成、分解以及平衡等知识。除此之外,将力学与弹力相互结合,形成弹性力学,在当今时代,计算机技术水平逐渐提升,分子动力学中的微观模拟法和仿真模型已经大规模应用固体工程力学设计中,由此可以看出,固体工程力学中的发展,在某一方面已经促进土木工程技术的良好发展,二者之间存在着相互促进的关系。建筑的良好发展与力学离不开,如果没有良好的力学知识理论基础,建筑结构安全和稳定性就无法保证,自然无法建设出高质量的建筑。将力学与建筑力学相互结合,也是当今时代发展的必然趋势之一,二者之间相互促进、相互替代、相互发展,共同完成社会建设,这是促进土木工程行业稳定发展的主要途径也是重点方向。

(三)建筑流体力学

不仅仅在固体中存在力学知识,在流体中也存在,流体通常指的是自然界中的水等流动物质,这一力学知识的发展历史较为悠久,流体力学最初是人们通过观察自然发现的,并在实践中逐渐发展起来,古代的大禹治水和都江堰的建立,都属于建筑流体力学的范围。另外,在罗马,人们已经建设完成大规模的供水管道系统,以上都是流体力学在建筑中的应用。流体力学的发展能够帮助人员采集天然气和石油,在化工流程设计中,也可以将流体运动中涉及的内容应用在其中。通过对流体进行计算的方式,确定地下水对建筑建设的影响,做好充分的建筑准备,这也是流体力学在土木工程中的应用方式之一。流体力学中包含物体浮力定理、内在液体平衡理论等,以上内容共同促进了流体静力学的发展。通过以上分析能够发现,力学原理是建筑理论形成的前提条件,能够与建筑理论相互结合,形成多种建筑力学。另外,力学原理与建筑工程之间也存在一定的共同性,包括弹性力学以及爆炸力学等,以上学科中的知识在土木工程中都得到了应用。从土木工程的施工设计、施工、后期处理、爆破消亡等,都可以利用力学知识进行研究,这也是力学知识与土木工程关系密切的主要原因。

三、结语

综上所述,力学能够保证土木工程建筑结构的科学性和安全性。在此过程中需要从力学知识的各个角度入手,在土木工程建筑设计、施工以及验收等方面,充分利用力学知识,规范工程建筑,提升土木工程建筑水平,利用力学提升我国土木工程建设水平。

参考文献

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作者简介:王子豪(1997- ),男,河北定州人,本科;研究方向:工程管理。

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