引言:力学属于很基本的一个课程,而推演规律中又带有一般性的特点,为许多工程问题奠定了技术基础和理论依据。同时它也是一种基本技术课程,会对很多工程的技术基本原理,以及计算方法等进行提供。力学来源于生活,因此在实践当中也就可以利用力学的方法对生活中的实际问题进行解决。在土木工程当中通过对力学进行运用,不仅可以保证施工过程当中每一个具体环节的质量,也可以更好地对工程力学现象进行解释。
一、力学在土木工程中的应用
(一)压力
压力属于土木工程的基础理论,在土木工程设计以及施工的过程当中,通过对压力理论进行应用,也就可以结合工程的案例来指出项目的施工需求。并以此为基础,对更加详细的施工方案加以制定。在土木工程的实施过程当中,施工质量、建筑高度等均会受建筑物整体承载受压程度的限制。而通过更加合理的利用压力,这也将能够达到对土木工程建筑稳定性的合理提升。比如说,在大桥的设计施工当中,就必须着重对桥梁结构及其桥墩之间的受力状况加以考察,从而确保桥梁结构具有适当的承受能力(桥梁建筑体系组成如图所示)。工程验收员在对工程质量进行检验的过程当中,就必须对施工当中所有和承压有关的数值加以检测。据此而得,压力不仅是土木工程的施工参考数值,而且是建筑工程的主要检验准则。
图1 桥梁建筑体系的组成
(二)摩擦力
在土木工程当中,摩擦力的运用非常普遍。同时,在工程当中,摩擦力也同样包含了许多应用。在土木工程当中,会需要运用许多滑轮,并且通过摩擦力来对施工物料的输送方式做出改变。而通过对摩擦力的运用,也将能够对滑轮的受力状态做出更全面的研究,以降低各种外力因子所造成的冲击,防止存在着不良的现象,给土木工程的运输作业带来了必要的技术支持。同时,在接触作业当中,有许多土木工程人员也会对影响摩擦力的各种因素加以考量。对于摩擦力而言,能够导致压力的受压程度增加,所以在实际建筑施工的过程当中,通过更加科学以及合理的对摩擦力加以使用,也就能够保证工程的稳定性得以改善。而且,通过对土木工程中的材料摩擦系数进行适当调节,也就能够比较科学的把施工工艺以及建筑材料使用率加以提高,做好材料的管理,有效维护建筑施工公司的利润[1]。
(三)重力
在土木工程当中,重力理论是应用比较广泛的一种。通过对重力理论的实际应用,可以对土木工程的施工与设计起着很大的理论指导影响。同时,通过对有关重力的力学理论进行运用,也就可以更加合理的对土木工程中进行的各个过程材料受力状态加以分析,并同时按照现有的计算公式合理设计土木工程的不同阶段,使有关工程设计内容都能够符合工程规范,并且对施工过程中以及施工结束后进行重力的实验。不仅如此,在土木工程当中,也需要对材料进行采购。而在这一过程当中,也可以利用重力的知识来对材料性能进行检测,依据重力相关计算结果来对材料进行选择,进而从根源上保证施工安全性以及稳定性。在土木工程的实践过程当中,也可以利用重力以及反力的相互作用联系来指导的施工运输的工作,这样就可以有效调节力能关系与功能关系。
简单来说,在土木工程当中,重力的实际应用将会包含了以下几点。首先,可以为土木的实际工程进行核心质量检验。第二,能够运用有关的计算公式,来对土木工程做出比较科学合理的设计。第三,通过对重力知识加以利用,也就能够比较专业的对工程材料加以选用。其四,通过运用重力和反力关系可以指导材料运输,从而达到对整体建筑稳定性和安全的合理提高,确保土木工程的施工能够更加有效,按时进行。
(四)合力
在土木工程当中,力学的应用在各个环节当中都会形成不同的作用力,以达到比较好的效果。而由于合力属于不同作用力的综合效果,根据力学的动能守恒定律也就能够通过分解不同的作用力,产生合力的综合效果,这也就是土木工程当中较为普遍的一个力学原理。而通过比较合理的方式对合力进行运用,也就能够把施工过程当中的复杂情形简单化为比较简单的综合情形。比如,人们能够使用杠杆来对更加笨重的建筑材料进行移动,同时也能够使用比较科学的方式来对无功损耗加以降低。不仅如此,由于合力也能够对材料产生相应的影响,不但能够对合力效果加以区分,而且还能够保证产生合力效应的现象更加均匀,从而使得在工程建设环节当中,所产生的各种动力学现象产生了更加良性的相互均衡状态,保证土木工程的施工过程可以更为平稳[2]。
二、力学在土木工程中的发展
(一)流体力学
就流体力学而言,重点是对流体的流动及其平衡机械运动变化规律加以探讨,从而真正运用到工作实际之中,其中包含物理学的规律等等。而流体力学的研究对象则主要是流体,也会包括了气体以及液体。在工程实际当中,流体力学也获得了进一步的发展。比如,在中国秦都江堰的水工体系当中,会使用流体力学。而流体力学在石油生产领域通过不断地深入研究和使用,也将会获得越来越深入的进展。
(二)理论力学
理论力学属于着重对物质运动规律性展开研究的一个专业领域,是研究普通流体力学的理论基础,主要包括了动力学、运动学和静力学等。对动力学而言,主要是对物质的机械运动规律和所受力间的联系展开研究。对于运动学而言,虽然主要也从几何角度加以分析,来对物质的运动原因加以研究,但却并没有直接对物质的运动原因进行探究。但对静力学而言,主要目的是对受力物达到平衡点时所需承受的作用力及其所满足条件加以研究,以及对物体受力方式加以研究[3]。
(三)固体力学
对于固体力学而言,主要是对刚体力学特性进行研究的一种力学学科。主要是对固体在外力、形状和温度等影响下的运动行为加以研究。比如,弹性力学、材料力学等。而在材料力学的研究中,单杠也属于重中之重,会注重对单杠的拉伸、弯曲、刚性、压缩等特性进行计算。而由于当前计算机技术的不断进步和发展,在土木工程的设计环节中,固体力学的使用范围将会越来越广阔。同时,复杂结构建模技术及围观模拟技术也获得了越来越广泛的运用。
结束语:综上所述,在现代土木工程当中,通过对力学知识进行更加充分的运用,也正是当前形势之下对技术的创新,并且也是加强对技术进行运用的需求。随着当前中国土木工程的不断进步和发展,力学的应用已经达到了很高的层次。要想进一步对土木工程技术加以改善,就必须进一步对力学基础理论加以开发,对力的综合运用加以探索,从而达到工程安全性的有效改善,以及在工程建设以及技术管理领域取得更大良好的效益,促进土木工程的进一步发展。
参考文献:
[1]赵烜,曹天宇,蒋涛,李檬,马纪元. 泡沫混凝土力学性能的综述及其在土木工程中的应用[J]. 江苏建材,2022,(01):17-19.
[2]林桂斌. 微课在土木工程力学基础教学中的应用[J]. 现代职业教育,2021,(16):160-161.
[3]于添闰. 浅谈力学在土木工程中的应用与发展[J]. 中国建筑金属结构,2021,(03):110-111.
[4]蒲兴龙,王光环,朱军,余宏远. 可视化与线上教学在土木工程专业力学课程中的混合应用[J]. 河西学院学报,2020,36(05):114-118.