土木工程建设中力学的运用分析

生活中的力学论文第八篇：土木工程建设中力学的运用分析

 

　　摘要：本文首先概述了随着社会的发展, 建筑越来越多, 并对土木工程的概念进行了解读, 并从理论力学、弹性力学、材料力学、结构力学四个角度分析了力学在土木工程中的应用, 对其应用范围和缺陷进行了分析。最后对设计工作做出希冀。

 

　　关键词：土木工程; 理论力学; 弹性力学; 材料力学;

 

　　随着社会的高速发展和居民生活水平的不断提高，小区中的楼房越来越多，在楼房、桥梁等建设设计施工过程中，需要用到很多力学问题。而力学是一门分类广泛的学科，本文主要对理论力学、弹性力学、材料力学、结构力学在土木工程中的应用进行分析。

 

　　众所周知，土木工程是建造各类工程设施科学技术的统称，在其研究土木工程领域相关问题的过程中，我们往往需要以多门力学学科为基础，同时综合应用各种材料、建筑设备对于设施进行勘测、施工等相关技术活动，完成工程设计。从另一层面上来讲，土木工程也可以指工程建设的对象，也即建造为人类日常生活服务的关于社会、军事、科学等工程设施，例如房屋、道路、港口、桥梁设施等。

 

　　理论力学作为研究物体静力学、动力学的一般的普遍性规律，是各种力学的分析基础。理论力学的理论基础为牛顿运动定律，以变分法为出发点，同时理论力学最早出现于拉格朗日的《分析力学》中，其内容涉及拉格朗日力学体系、哈密顿力学体系、哈密顿·雅克比理论等，是理论物理学的基础学科。

 

　　我们应当正确的运用理论力学来研究土木工程。理论力学作为一门理论性较强的技术基础，对于那些无论小到粒子、还是大到天体的物体均可以用理论力学来分析。大多数工程都有着各种材料力学、弹性力学、结构力学，他们都是以理论力学为基础发展而来的。

 

　　其中理论静力学是研究物体在各种力系下的平衡规律的学科。土木工程在经历砖瓦、钢材、混凝土的出现之后，不断向着高质量、高效率发展，但对于土木工程中力学的应用规律不会发生很大变化。理论力学所研究的物体为理想化的刚体模型，在基本规律的基础上，经过严密的逻辑推理和数学演绎，建立理论体系。理论力学经过对物体抽象化、理想化，将物体转化为理想模型进行研究，从而有助于我们了解物体的本质。

 

　　弹性力学是研究分析固体力学的重要基础，主要研究物体在所受外力、温度不断变化的情况下，弹性体发生的应力应变等现象，对于物体受力变形能够有较为准确的计算，对于土木建筑分析有着很好的依据。在研究对象方面，弹性力学能够研究各种形状的物体，应用范围较广，因此对于物体强度、刚度的计算也更加准确。弹性力学研究是从物体的内部粒子出发，粒子间的相互作用力在物体所受条件改变的情况下，产生位移变化，来达到新的平衡状态。常见的弹性力学有三大规律：即变形连续规律、应力应变规律、运动规律，这三大规律都常应用于各个工程实践中。在工程中常运用弹性力学来分析计算建筑物的弹性抵消现象，保证建筑的结构稳定性；也可依据弹性变化规律研究水坝的压力分布，确定水坝在垂直面上的应力规律；也可用于计算建筑梁的刚度强度，使其合理受力，并且相对材料力学分析计算更加精确，有利于节约材料。

 

　　材料力学主要研究工程结构组成部分的强度与稳定性，如建筑物的梁和柱，这些构件在外力的作用下，固体有抵抗破坏的能力，但这种能力又是有限度的。

 

　　材料力学在强度方面主要有四种强度理论：最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。这些强度理论分别有不同的应用场景，主要针对单一的杆或梁受力，在建筑的整体受力分析阶段起到不可或缺的作用，材料力学的前提是变形固体假设，其认为固体的连续的，在内部组成的各方面是连续的，且内部的晶粒或者物质分布都是均匀的，物体具有各向同性，沿任何方向，固体的力学性能都是相同的，如钢、铜、玻璃等材料。但是在复杂受力或者微弱变形研究时，材料力学就不再适用了。

 

　　结构力学与材料力学一样同样是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科，是土木工程专业本科生的必修学科，主要应用在于建筑业领域。

 

　　结构力学可以研究结构的受力情况，通过对研究对象施加一定的力，使得对象产生应力，发生位移、形变，研究这些变化我们可以知道研究对象整体的受力状态，这样可以改变结构的材料或者增加减少材料的形状，使之节省材料和重量，保证研究对象的强度要求，保证安全性。

 

　　在分析构件的受力状态对于生产生活都有着重要的意义，设计人员与监测人员都应牢记各种力学的应用范围，争取设计出合理的、美丽的结构，服务人们。

 

　　参考文献

 

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　　[3]陈绍汀.弹性力学的几个新概念及其一种应用[J].力学学报, 1984, 20 (3) :57-72.

　　[4]苏琳.材料力学轴压原理在土木工程中的应用剖析[J].山东工业技术, 2018, 278 (24) :103+251.