論述土木工程中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能的發(fā)展，以及人們?nèi)找鎻V泛的關(guān)注，相信計(jì)算機(jī)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用將得到進(jìn)一步深入和推廣。而土木工程在計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷支持下也將得到更好的發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)為土木工程的發(fā)展提供了高速發(fā)展的工具， 同時(shí)土木工程的特殊性又對計(jì)算機(jī)技術(shù)提出了新的要求。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；土木工程；應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的廣泛使用是人類智力發(fā)展道路上的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，正是因?yàn)橛?jì)算機(jī)的引入，使得人類能夠重新認(rèn)識世界，從而更好地改造世界。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件的不斷升級，計(jì)算機(jī)本身的技能得到了很大提高。土木工程中那些大型復(fù)雜的設(shè)計(jì)，常常要進(jìn)行大量的計(jì)算，將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到土木工程設(shè)計(jì)中，一方面能夠節(jié)省不必要的人力與時(shí)間，另一方面能夠提高運(yùn)算效率與計(jì)算精度。

1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

CAD技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制圖技術(shù)，指利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為輔助工具協(xié)助工程設(shè)計(jì)建立、修正、分析和優(yōu)化的過程。經(jīng)過多年的實(shí)踐應(yīng)用，CAD技術(shù)表現(xiàn)出來的操作快捷簡單、存儲(chǔ)方便等優(yōu)勢已成為土木工程設(shè)計(jì)中不可缺少的重要技術(shù)。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)指的是設(shè)計(jì)人員通過計(jì)算機(jī)輸入工程設(shè)計(jì)資料，隨后計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)編制程序，輸出優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案與產(chǎn)品的過程圖。第一臺具有繪圖系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生于二十世紀(jì)五十年代的美國，此時(shí)的計(jì)算機(jī)僅有簡單的繪圖輸出功能用于工程設(shè)計(jì)。六十年代初期產(chǎn)生了CAD曲面技術(shù)，六十年代中期出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)備，知道二十世紀(jì)七十年代才形成了完整的CAD技術(shù)，隨后出現(xiàn)的光柵掃描顯示器、手動(dòng)游標(biāo)和圖形輸入板等多樣化的圖形輸入設(shè)備，更加促進(jìn)了CAD技術(shù)的快速發(fā)展。八十年代出現(xiàn)的威力強(qiáng)大的微處理器與存儲(chǔ)器，使得CAD技術(shù)深受中小企業(yè)的喜愛。

從20世紀(jì)八十年代至今，CAD技術(shù)先后經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化等多個(gè)發(fā)展過程。并且先后推出了多種標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件與圖形制作功能，這些都為CAD技術(shù)的推廣、軟件的移植與數(shù)據(jù)的共享產(chǎn)生了較大的促進(jìn)影響；在系統(tǒng)方面也打破了傳統(tǒng)的單一模式而轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苋娴木C合系統(tǒng)設(shè)置，例如一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造集成系統(tǒng)的相繼出現(xiàn)等；CAD在其發(fā)展過程中還利用到了固化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及并行處理能技術(shù)，使得輔助軟件的作用得到的極大的提升；人工智能與專家系統(tǒng)技術(shù)逐漸被引入至現(xiàn)在的CAD應(yīng)用中，智能CAD技術(shù)也在短暫的發(fā)展中得到了迅速的應(yīng)用，大大提升了CAD系統(tǒng)的問題解決性能，引導(dǎo)其發(fā)展方向向著自動(dòng)化轉(zhuǎn)變。CAD技術(shù)在土木工程中的迅速普及，在土木工程方面解決了越來越多的工程分析難題，改變了傳統(tǒng)的工作方式，實(shí)現(xiàn)了許多以往人工或者建模方法所無法實(shí)現(xiàn)的過程，同時(shí)提高了工作質(zhì)量與效率，降低了多種工作的重復(fù)率。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料檢測中的應(yīng)用

將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到建筑材料質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)，不但能夠保證建筑產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，而且有助于提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑材料質(zhì)量檢測中得到廣泛應(yīng)用，又有新的用于實(shí)驗(yàn)管理與報(bào)表打印兩種計(jì)算機(jī)軟件逐漸得到應(yīng)用。

3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)系統(tǒng)

對于現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)來說，其破壞因素主要有洪水、地震、臺風(fēng)以及火災(zāi)等，面對這些小概率事件，大荷載參數(shù)下的工程結(jié)構(gòu)難以通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)則能夠模擬工程構(gòu)筑物在上述荷載作用下倒塌的整個(gè)過程，進(jìn)而探究工程結(jié)構(gòu)存在的不安全因素，由此提高工程結(jié)構(gòu)的可靠性。

3.1 計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)在土木工程教學(xué)中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)驗(yàn)作為土木工程專業(yè)學(xué)生的必修課程，運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)的預(yù)期效果。若采用計(jì)算機(jī)模式仿真技術(shù)，制造出模擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境，當(dāng)學(xué)生輸入構(gòu)建數(shù)據(jù)之后，便可以通過屏幕觀察構(gòu)件的全部過程與其內(nèi)外部發(fā)生的變化，同時(shí)能夠激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，通過操作計(jì)算機(jī)進(jìn)行破壞與修復(fù)工作。

3.2 計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

工程結(jié)構(gòu)在不同外加荷載的作用下產(chǎn)生的反應(yīng)是很多工程師研究的課題，為了研究工程在特殊結(jié)構(gòu)形式與荷載材料特性非常復(fù)雜時(shí)的性能，工程師們常常采用實(shí)驗(yàn)的方法對其進(jìn)行測試，但是當(dāng)遇到結(jié)構(gòu)參數(shù)改變時(shí)，這種進(jìn)行試驗(yàn)測試的方法就要受到場地與設(shè)備的限制。通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，這種模擬實(shí)驗(yàn)就更容易進(jìn)行了。結(jié)構(gòu)工程中，還可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行事故反演來尋找事故出現(xiàn)的原因，例如核電站、高壩等大型結(jié)構(gòu)工程，若發(fā)生事故必然帶來損失，又不能采用真實(shí)的模式實(shí)驗(yàn)來尋求事故原因，而利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)則可以進(jìn)行事故反演，最終分析事故發(fā)生的原因。

3.3 計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

巖石多半是處于地下的，常常難以觀察，利用現(xiàn)行的幾筍雞仿真技術(shù)則能夠?qū)r石的內(nèi)部過程展現(xiàn)出來，具有相當(dāng)大的實(shí)用價(jià)值。如美國的斯坦福大學(xué)研制出的河口三江洲泥沙沉積模擬軟件，在給定河口的條件下，便能夠顯現(xiàn)出不同大小泥沙的沉積區(qū)域和對應(yīng)的厚度，這種技術(shù)在城市港口設(shè)計(jì)和河道疏通方面都有重要的指導(dǎo)意義。

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