土木工程中的力學知識探討

張錦程

摘 要：日常生活中力學的應用非常廣泛，不論何時何地我們都可以找出力學的具體體現。隨著科學技術的快速發展，應用力學也不再受到多方面的約束，土木工程也成為應用力學知識最多的一個領域。土木工程對于我們而言也不是陌生的術語，是人們生活中必不可少的一部分，于人類而言是不可缺失的。錢學森先生說過，在21世紀力學將作為土木工程的主要手段，現代土木工程確實不能離開力學。本文將對力學在土木工程中的應用和發展進行研究。

關鍵詞：力學；土木工程；應用；發展

在現代社會，土木工程不斷地為我們創造新的物質環境，為人民的生活做出了巨大貢獻。對這個社會而言，其可以說是社會文明的一個重要組成部分，不可或缺。在土木工程中很多方面都離不開力學，尤其是建筑工程，建筑是必須使用到力學知識的，沒有涉及力學知識的建筑在多方面會出現問題。所以，力學在土木工程中的地位是極為重要的，更好的將力學知識應用于土木工程中會推動土木工程的發展。

一、力學的概述

力學是七大自然學科之一，是相對獨立、系統的一門學科，概括的說，力學就是一切研究現象的受力以及受力效應的規律以及應用的學科總稱。在高中物理中力學的概念被定義為物體間的相互運動，這就說明力學就是對力和運動規律進行研究的科學。最早的力學在牛頓時代，與天文學一起被稱為最早的兩門自然科學。在19世紀的時候，力學的發展水平已經很高了，在那時，力學就已經開始結合工程技術問題，將力學應用于工程之中。20世紀時建立了各種各樣的力學模型，在解決了很多實際問題的基礎上獲得相應的經驗教訓，力學的知識體系就得以發展，形成了更多分支，這也讓力學在工程中作為專門技術解決實際問題。現代社會力學的應用更加廣泛，對人類社會來說，力學是推動其發展的一個重要因素，其地位毋庸置疑。

二、力學在土木工程中的應用

人類在發展中離不開各種各樣的結構物，例如房屋、道路等。這些結構物的建設過程我們統稱為土木工程。可以說，土木工程是人類社會在發展中對自然進行改造的最直接的一種手段，必須要合理的對力學進行利用。在現代土木工程中力學的應用是很廣泛的，許多大規模的著名工程可以作為代表，例如1974年美國的希爾斯大廈，在當時就能夠修建高達443米，在當時來說是很讓人震驚的，其中若不涉及力學知識是肯定會出現問題的。還有就是中國的各種大橋，例如楊浦大橋，在1993年就可以修建跨度602米，沒有各種力學的支撐是不可能成功的。力學在工程中的應用極為廣泛，總的來說會有很多力學構件作為基礎。

（一）梁

在工程中，以彎曲變形為主的構件就稱為梁。梁在工程中的應用是很廣泛的，不論是建筑工程還是橋梁工程都需使用到梁。

（二）柱

柱就是作為支撐用的構件，在生活中最常見的就是橋梁的支柱，很多沒有支撐點的工程必須使用柱來達到建筑的穩定性。柱在工程中的應用是相對基礎的，除了橋梁的支撐，對房建工程也很必須，房建工程中很多需要使用柱來達到工程的穩定性。

在土木工程中力學基本構件很多，作為工程的基礎組成部分構件是極為重要的，可見在土木工程中力學是非常重要的，沒有力學很多工程無法成功的。

三、土木工程中的發展起來的力學知識

土木工程對人類文明的建設十分重要，這也就直接說明力學對人類文明的建設也有重大影響。力學在最初應用于工程中是比較局限的，隨著實際經驗的豐富，使得力學體系也隨著社會發展更加豐富，許多力學知識與建筑學理論的結合形成了新的指導理論。

（一）形成了建筑材料力學

在工程中最離不開的就是原材料，原材料的好壞直接影響整個工程的質量，可以說是工程的基礎。材料力學是對機械以及各種構件的載荷能力進行研究的一門學科，通過對材料各方面的測驗，使構件能夠滿足我們的需求，獲得所需性能。材料力學是固體力學的一個組成部分，對工程的影響是極大的。

（二）形成了建筑理論力學

理論力學就是基本的力學理論，對物體運動規律進行研究。理論力學在工程中是最基本的，分為靜力學、運動學以及動力學，這些學科可以說是眾多工程技術的基礎，是極為重要的。在工程中理論力學的應用相對廣泛，在各方面都涉及到理論力學的知識。

（三）形成了建筑結構力學

結構力學，顧名思義就是對結構的各方面進行研究的學科，主要研究的就是結構受到各種外因產生相對變形或位移。在工程中結構力學是極其重要的，沒有結構力學整個建筑是缺失安全性和適用性的。

（四）形成了建筑流體力學

流體力學是人類在同大自然做斗爭以及在具體的生產實踐中逐漸發展起來的，在中國，大禹治水的傳說至今還在，修建的都江堰直到現在還發揮著重要的作用，這就是流體力學的具體案例，成功的實踐。流體力學目前最主要的就是開發更多的石油天然氣，為人類做出更大的貢獻。

土木工程中發展起來的力學知識是很多的，除了上述的幾種力學理論，在于建筑盧綸的其他學科的交叉中也形成了爆炸力學以及流體彈力力學等，不論什么力學始終都是貫穿于土木工程中的，土木工程推動力學的發展，同時力學也是土木工程在實踐中的理論指導，力學在工程不僅應用廣泛，缺失力學對工程也有極大的影響。

四、結語

土木工程是應用力學知識最多的一個領域，對于我們而言土木工程不是陌生的術語，是人們生活中必不可少的一部分，于人類而言是不可缺失的。力學在土木工程中是貫穿于全過程的，對整個工程而言，其生命周期離不開力學，遇到很多的實際問題也會使用力學來解決。土木工程推動力學的發展，同時力學也是土木工程在實踐中的理論指導，力學在工程不僅應用廣泛，缺失力學對工程也有極大的影響。

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