土木工程中力学的运用研究

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摘要：随着国家整体经济建设的飞速发展，对建筑行业起到了良好促进作用，加上人们的生活水平的不断提升，对居住环境的综合要求也在愈加提升，这样也促进了土木工程技术的应用与发展。土木工程在实际应用中，使用最广泛的便是力学知识，通过借助力学知识的理论基础，能够对建筑工程的质量与稳定性提供保障。基于此，文章针对土木工程中的力学应用情况进行研究，首先阐述力学概念，并且对建筑力学内容进行介绍，其次对土木工程中的力学基础理论进行分析，最后对力学知识在土木工程中的实际应用情况进行探讨，旨在促进力学理论知识的应用。对工程应用具有一定的参考价值。

关键词：土木工程；力学理论；应用研究

1前言

近年来，在现代化科学技术的推动下，人们社会生活中土木工程不断给人们创造新的物质环境，已经成为现代文明的重要组成部分。土木工程建筑构造的主要基础就是力学原理，同时也是所有建筑项目必须考虑的核心因素。在现实生活中，我们经常可以看到一些神奇的建筑结构，例如比萨斜塔、空中花园等，通过对力学原理进行深入分析，能够将其应用到土木工程中，进而赋予建筑更加丰富多彩的体现形式。

2力学概述

力学本身就是物体之间产生的相互作用，也就是当一个物体受到力的作用时，其自身的整体情况会产生相应的变化，同时会将这个力转移给另一个物体。对于施加这个力的物体而言，前者主要为受力物体，后者主要为施力物体，根据力学的性质与效果将其分成两类，其中前者主要有重力、摩擦力及电磁力等；后者主要包括压力、支持力及阻力等。在力学原理中，最为主要的内容就是力的合成、分解及平衡作用，这部分内容贯穿力学，也是相关学习的基础。力学本身来源自生活，因此实际中可以用力学方法简化生活问题，并采取有效解决措施。通过将力学理念应用到土木工程中，不仅能够对具体环节的施工质量作出保证，同时也能够很好的解释工程项目中的力学现象。

3土木工程建筑力学内容

土木工程中的建筑力学内容需要围绕实际项目展开，同时可以将其分为理论力学、材料力学以及结构力学。其中结构力学指的是物体在受力情况下会对自身的平衡状态造成影响，而采取相应的处理措施能够使这种状态重新回到平衡，这样也是对整体力学结构的维系。材料力学主要指的是施工材料的应力应变关系以及综合强度，通过对传统力学理念进行分析，能够根据材料特质进行相应的优化处理，这样可以对土木工程项目的整体结构进行强化。理论力学指的是在理论基础上进行延伸，结合工程实际情况作出分析，并且在设计环节制定相应的针对性措施。此外，土木工程的建筑力学内容可以对工程项目的施工质量与进度作出保证，采用专业知识对施工中的工程技术问题进行解决，并且对施工技术与材料进行测定，这样可以通过力学理论的方式对土木工程进行验证，并且在施工实践中不断对力学原理进行验证与丰富完善。然而力学与建筑力学之间存在一定的差异，其中后者主要针对土木工程项目开展的力学理论研究，其本质目的是为了有效保证工程项目整体结构的稳定性。

4土木工程中力学理论的应用分析

4.1土木工程中的力学基本量。由于土木工程中多数的力学理论都体现为静态形式，因此在针对其应用进行分析时还要从力学基本量方面入手，具体如下：首先在土木工程中所使用的基本量为外力形式，理论力学中所包含的外力则需要材料力学理论进行集中分析，这样才能对土木工程中的外力与分布力情况进行准确计算，而且对于不同种类的外力影响而言，在实际施工环节中对力学参数进行计算，也要以静力平衡状态为基础，这样才能体现出面力与体力的综合作用。其次为土木工程中所涉及到的内力形式，例如剪力与正应力，结合材料力学中的理论知识进行综合分析，可以将部分内力转换到不同的研究对象身上，并且在实际工程中也可以借助作用点对内力情况进行计算，这样能够为土木工程的顺利开展提供丰富的力学参考指标。此外，在土木工程中还会包括应变与位移现象，由于不同力学类型的呈现方式存在差异，因此在针对结构力学进行计算时可以选择适当的参考指标。例如在弹性力学中位移分析可以采用坐标的形式进行分析，在材料与结构力学中可以用截面位移情况进行综合分析，其余内在力学特征也可以在土木工程计算机中进行相似处理。4.2土木工程中的力学解析计算方式。由于在土木工程中所涉及的多数力学问题均为平面形式，因此在针对各类力学问题进行分析与计算时，可以将比较复杂的空间问题转化为比较简单的平面处理形式，通过将数据代入到计算模型中，可以使用基本求解方程进行力学解析。例如，通过对土木工程中的力学特征与发展形式进行假设，并且根据动量平衡理论进行计算分析，这样在固体力学计算中能够取得良好的应用效果。此外，考虑到被研究对象的位移、平衡、结构等因素都会对计算结果造成影响，可以在力学方程的基础上构建柯西方程、纳维方程以及物理方程等，这样在计算中可以充分考虑到微元状态的影响，使计算分析结果更加准确。在当前的土木工程力学计算中，通常会涉及到位移法与力法两种形式，其中力法属于比较传统的计算分析形式，需要根据研究对象的实际情况对计算过程进行调整，而位移法则重点针对物体的位移状态与程度进行分析，并且采用应力函数进行求解，这样可以根据几何情况与平衡情况进行联立求解，进而求出方程中的未知量。

5土木工程中力学理论的实际应用

5.1土木工程中的压力应用研究。压力理论是土木工程中基本支撑，压力可以应用于土木工程设计与施工环节，通过对工程项目的实际需求进行分析，进而制定相应的施工方案，在此过程中还要对施工技术与材料进行综合考虑，以此来明确压力在土木工程中的应用价值。例如在实际施工环节，由于建筑材料的选择会涉及到大量的压力知识，这时借助于压力知识对施工材料的广度与宽度进行选择与计算，根据材料压力情况来设计施工步骤，这样不仅能够保证工程项目在压力范围内，同时也可以将压力直接作用于施工质量与效率方面，而压力系数也是衡量土木工程项目综合质量的重要参考因素。5.2土木工程中的摩擦力应用研究。对于摩擦力来说，在土木工程中的应用也比较广泛，其涉及的建设工作具体如下：一方面在土木工程需要大量应用滑轮，通过摩擦力可以对施工材料的运输方向进行调整，并且针对滑轮的受力情况进行综合分析，这样能够计算出阻力因素造成的各类影响，通过对各类不良现象进行规避，可以为土木工程的运输工作提供助力。另一方面为土木工程中多数接触作业也需要涉及到摩擦力，摩擦力会将压力面的受压情况进行放大，并且在实际施工环节中合理借助摩擦力，可以大幅度提升土木工程项目的稳定程度。总而言之，通过对土木工程中摩擦力系数进行调整，可以科学提升施工技术与材料的应用效率，可以对成本控制工作进行强化，保证建筑企业的利润。5.3土木工程中的重力应用研究。重力理论对于土木工程的设计与施工也具有重要作用，通过对重力相关力学知识进行研究，并且结合工程项目的实际建设情况，可以对各阶段开展合理化的调整与完善，这样可以优化土木工程项目的设计内容。此外，重力系数在施工材料质量检测方面也具有一定的作用，通过对材料的综合性能进行检测，可以在源头处保证材料的稳定性，也就是为土木工程人提供核心质量的检测，采用相关公式进行计算与分析，这样可以对土木工程的高效开展提供助力。5.4土木工程的合力应用研究。根据土木工程中力学应用情况能够看出，不同作用力在各自环节中都能够起到良好的应用效果，而合力作为上述各类作用力的综合效果，根据力学中主要的能量守恒定律，能够得知不同作用力在经过分析后可以产生合理作用，这也是土木工程中比较常见的力学理论。通过对合力理论进行合理应用，能够对施工过程中的多数复杂形势进行简化处理。例如采用杠杆装置可以对质量较重的施工材料进行移动，采用科学方式可以减少无用功的消耗程度。此外，还可以借助于合力作用对材料产生直接影响，这样不仅能够对合力效果进行分化处理，而且可以使合力现象趋于平衡，保证施工环节中的各类力学现象可以形成良好的相互制约状态，从而促进土木工程项目的整体稳定程度。

6结论

综上所述，在土木工程建筑行业的发展过程中，通过对现代化施工技术与设备进行引入，能够保证施工质量与效率。因此在行业今后的发展中，要针对土木工程中的力学理论进行研究，通过对力学基本理论知识进行研究，可以将不同力学理论应用到不同的施工阶段，这样不仅能够促进工程项目的稳定性，而且在项目设计与成本控制方面能够取得有效的应用成果。本文针对土木工程中的力学应用情况进行研究，首先阐述力学概念与建筑力学内容，其次对土木工程中的力学基础理论进行分析，最后对力学知识在土木工程中的实际应用情况进行探析，具体从压力、摩擦力、合力以及重力等方面展开研究，能够有效促进土木工程行业的可持续发展。

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作者:王云飞 单位:太原科技大学晋城校区