解析土木工程分析的施工力學與時變力學基礎

摘要：隨著我國社會經濟的發展，土木工程建設項目不斷增加，土木工程的規模也不斷擴大的同時工程復雜性也日益增加，施工中的安全事故也呈現出上升趨勢。在工程設計中未能充分考慮在具體施工中可能出現的各種狀況，是導致施工安全事故的主要原因。施工力學和時變力學的提出，實現了土木工程分析的規范化和科學化，提高土木工程施工的安全性。

關鍵詞：土木工程施工；施工力學；時變力學

一、土木工程分析中的施工力學

（一）力學和數學基礎

在土木工程中，施工力學是以時變力學為基礎的。因為在具體分析過程中，施工力學所分析的對象會隨著時間的變化而變化。力學本身也是一個不斷發展變化的學科，在這個過程中，還會衍生出許多新的理論。這些理論大多數都建立在分析對象會隨著時間推移而變化的基礎上，但是力學原理的內部參數卻不會發生變化，也就是說其內部參數是恒定的。但是隨著科學技術的發展進步，原有的一些理論已經逐漸無法滿足需求，對力學分析對象的研究將越來越強調對內部參數變化規律的研究，時變力學在這樣的背景下產生。在現代生產生活中，大型工程項目、高科技新型器件以及機械動力等的分析都是以時變力學為基礎的。在現代化土木工程中，線彈性、物性、非線性等時變力學的分析是其時變力學分析的主要內容。

在現代化土木工程分析中，還需要借助數學方面的知識。在具體工程施工中，包括了對土木工程中的物理參數、幾何參數等的分析，在分析過程中采用了微積分中的方程式，由此可見，在土木工程分析中，也包含了時變數學的內容。在土木工程分析中，時變數學的施工分析還有一些難題需要克服，因此在具體的工作中還應該要加強對相關問題的分析和探討。

（二）土木工程施工分析中的力學效應

在土木工程分析中力學效應可以分為時效和路效兩種。第一，時效。時效指的是同一個建筑結構，由于施工中所采用的方案不同，其施工力學的分析結果也會有所不同，力學狀態也會有所差別。比如，在土木工程施工中，建筑材料的粘性、建筑結構的熱傳導等因素都會因為時間的不同而有所差異，這就是產生施工力學的時效因素。第二，路效。路效指的是在具體工程施工中，因為施工方案的不同，施工結構和施工力學的分析結果也會有所區別，力學狀態也不同。在具體的工程施工中，材料的幾何性質等都是產生施工力學路效的原因。

二、土木工程分析中的時變力學

（一）物性時變力學

在土木工程施工中，部分建筑材料的物理性質會隨著時間的變化而變化，對這部分建筑材料的施工分析就屬于物性時變力學分析。比如，混凝土等建筑材料，在施工后一段時間內，其物理性質會發生一定的變化，那么其施工分析就是物性時變力學分析。在對這一類的時變力學分析中，應該要注意對時間函數的辨別，如果有時間函數那么就可以直接采用力學方程式進行計算。

（二）線彈性時變力學

在土木工程施工中，如果所采用的建筑材料具有線彈性和無熱效應。在工程施工中，施工的周期遠遠長于系統的自振周期，那么在時變力學分析中，可以忽視慣性效應，采用靜力學分析，在這種情況下對土木工程的施工分析就屬于線彈性時變力學。在傳統分析方法中，對這類問題的分析原本采用的是空間變量方程，但是現在由于物理參數和幾何域會隨時間的變化而變化，因此，在具體的分析和計算中引入了時間變量參數。

（四）非線性時變力學

在土木工程施工中，部分建筑施工材料具有非線性特征，那么對這類材料的施工分析就屬于非線性時變力學分析。比如混凝土、巖土介質等都是具有非線性特點的材料，在其基坑開挖等施工中，可以采用粘彈性時變力學分析，也可以采用積分轉換。在非線性時變力學計算中，最后計算出的值會受到來自多方面因素的影響，包括了加載過程、幾何域、物理參數等。事實上，在非線性分析中，時變分析和傳統分析方法所得的結果是不同的。

非線性包括了物理、邊界和幾何的非線性，而且這幾種不同類型的非線性中又包含了諸多小的分類。在具體的計算過程中，可以采用變系數非線性偏微分方程式。

（五）時變動力學

三、結語

綜上所述，施工力學和時變力學的分析是土木工程分析中的重要組成部分，做好施工力學和時變力學的分析，對優化設計方案，確保施工安全、提高工程質量都具有重要意義。隨著我國建筑行業的不斷發展，對土木工程的安全性將提出更高的要求，這就需要研究人員對相關力學問題展開進一步探討，實現土木工程力學分析的科學化和規范化發展，謀求我國建筑行業更好地發展。

參考文獻

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