高等數學在土木工程中的應用分析

蔣逸祥

摘 要： 土木工程專業一直以來都備受青睞，不論是高三的畢業生還是要上職業技術的學生都對土木工程這個專業情有獨鐘。土木工程專業是新時期社會發展的必備基礎專業，在對它的研究和探索過程中高等數學在其中擁有不可估量的地位。這篇文章中高等數學用于土木工程專業中發揮其功能，體現其分量，成為土木工程不可分割的一部分。

關鍵詞： 高等數學；土木工程；應用分析

一、高等數學的概念及重要性

1.高等數學的概念

高等數學是一種相較于初等數學比較高級的一種數學，是初等數學里面學習的對象和學習方法比較復雜和繁瑣的部分。從廣泛的意義上來說，除了初等數學的數學知識都屬于高等數學的范圍，當然，這個定義也不是絕對的，有的人習慣將中學階段的數學中比較困難的部分，如幾何、代數以及代數和幾何都同時存在的問題劃分為中等數學，介于初等數學和高等數學之間，作為兩者之間的過度，使學習者能夠平穩地從小學階段的初等數學過度到大學階段的高等數學。

2.高等數學的重要性

高等數學是大學必修課之一，它不僅用于日常的課本知識中，還用于各種建筑物的精確測量中。在土木公程中也極其重要。當計算所需密度、距離、誤差分析、變量和非變量時只能用到高等數學的線性代數的知識點?？臻g的解析幾何也要求是施工者在圖紙上先行畫出其空間立體幾何并算出它所占用的空間大小，才好進行下一步的施工。

3.高等數學與土木工程的關系

土木工程專業是一門專門培養能夠掌握流體力學、工程力學以及巖土力學等學科知識的人才的學科。培養出來的土木專業的人才要能夠擁有基本的土木方面的知識，比如工程的設計、規劃、開發、研究以及施工管理的能力等等。而這些工程的運行離不開高等數學對其計算、規劃、判斷和整理結果。無論哪一個環節都要用到高等數學所涉及的知識，可見，高等數學和土木工程可謂是密不可分。

二、高等數學在土木工程中的應用

1.高等數學在土木測繪專業中的應用

在現階段的工程建設中，必須與時代相結合，充分利用已有學科成熟的知識來輔助土木工程的進行，而高等數學就是一門能夠與土木工程緊密結合的學科。但是高等數學在于具體的工程專業進行結合的時候，不能夠充分利用高等數學的優勢去指導工程的活動以及實踐的進行，但受多方面因素的制約經過很長時間的探究才發現高等數學與土木工程在實際的操作中的聯系。根據高等數學的相關知識，函數關系中的變量之間的誤差與函數的誤差之間的關系，忽略掉一些細微的因素，可以看做是函數的全微分來處理，這樣就可以得出誤差的傳播定理。而根據土木工程的相關知識，工程建設各個階段的投資關系的影響、工程計劃進行變更的影響以及土壤的密度與壓實的力度之間的關系等土木工程中測繪類的專業的計算量十分巨大，對于高等數學的需求量也比較大。因此將高等數學與土木測繪專業進行結合是十分有利的，兩者之間的結合性和互補利用性比較強，合理地使用高等數學能夠讓土木測繪變得更加地簡單。

2.高等數學在土木工程中的應用

高等數學在土木工程的應用主要是在結構力學、結構設計以及對材料的一些性能進行演算預計的時候會用到。例如，在計算一些具有柱型結構的建筑立面的柱子的承受壓力的時候就可以使用高等數學中微積分的知識，在計算建筑的結構的高度的時候也可以使用高等數學中的微積分方程中的未分化知識才能夠得出解來；在計算建筑材料的性能、建筑材料的各個系數的時候都需要使用高等數學中的很多知識以及大量的計算實驗才能計算出來。一般在高數上面有一些在工程中應用的例子，例如，最小二乘法在工程中會有些運用的，測管道摩阻系數，拉索吊桿k值的標定都要用到這個理論。有限元分析中（要成為有限元分析高手的話）要用到矩陣的知識。特別是微分方程在工程中有些理論的推導都是會用到的。比如橋梁的設計、土木的檢測與評估，以及一些專業的土木軟件的應用。這些都需要很好的高數分析理論，比如大壩的變形監測，現在最流行的就是小波理論、灰色理論、卡爾曼濾波理論，這些理論的依托就是一些積分，一些很高深的高數專業知識、統計知識。特別是一些專業軟件，在現實中，很多行內人出錯不是不會用軟件，而是對結構的不理解，究其原因是不能用很好的數學、力學知識去分析。木工程設計需要大量運算，所以高等數學在土木工程中的地位很高。

3.提高高等數學在土木工程中應用的意見和建議

首先，明白高等數學的相關概念以及其作用和優勢，清楚在土木工程建設的過程中，哪些環節需要運用高等數學，只有這樣才可以將高等數學與土木工程的建設完美結合。要想將高等數學與土木工程進行完美的結合，首先土木工程的建筑人員應該要知曉這兩者分別是什么東西，具有哪些概念、環節，具有哪些優勢，因此，要先分別了解高等數學與土木工程。就高等數學而言，相關人員需要了解高等數學的概念、作用、特征以及其可以運用于社會生產、生活實踐的可能性。只有對高等數學掌握透徹，理解清楚，才可以實現將高等數學運用于社會生活。然后，要了解土木工程這一社會實踐，要知曉土木工程在建設過程中包括哪些環節，需要運用哪些材料，需要遵循哪些基本的準則。所以，一定要對土木工程的相關內容進行分析，知曉土木工程建設過程中在哪些環節可以運用高等數學。只有在對土木工程和高等數學這兩方面都有一個很好把握的基礎上，才可以將高等數學更好的運用于土木工程建設之中。其次，在將高等數學運用與土木工程設計與建設的過程中，一定要把握好相關運用規律與準則，要結合土木工程建設的具體實際情況，然后，充分發揮高等數學的優勢與特點，進而，幫助解決土木工程建設過程中遇到的問題。只有充分發揮高等數學的作用，科學合理的將高等數學運用于土木工程之中，才可以實現高等數學作用的充分發揮，提高高等數學運用的效率。除此之外，在開展土木工程建設的過程中一定要積極運用高等數學，重視高等數學在土木工程建設過程中作用的發揮。

三、結論

通過調查和研究我們發現很多人即便在試卷上取得了很好的成績，但在實際運用中卻不是太好。說明高等數學的精髓大家并沒有掌握，要將課本知識很好的運用到實際操作中才能夠體現高等數學的真正價值。而現在學生所缺乏的就是在專業學習和實際工作中解決數學問題時十分困難并不能夠靈活運用知識概論解決相應問題。同時，高等數學的教材編寫的重點比較多而且復雜，許多常見的土木工程中需要用到的測量、建造、評估操作和實踐過程都需要用到的常見的知識點都不是學習里面的考核重點，很多都是一筆帶過，大部分的學生在學習專業課的時候以及畢業后的實際應用中往往用已學的知識來解決問題。而正確的掌握高等數學也會在實際運用中用到。

結束語：隨著二十一世紀的科學和經濟的不斷發展，整個世界都在高速向前進，土木工程的發展也越來越快，越來越受到重視。而我國現階段教育中，高等數學是其中的必修課之一，如何將高等數學和土木工程很好的結合在一起是我們最終的研究目的，高等數學在其中是最重要的不可缺少的一環希望高等數學和土木工程的結合能夠創造出更新、更有經濟效益、更能服務人民的建筑和工程。

參考文獻

[1] 金國輝，李永慶.模糊數學在建筑工程質量評定中的應用與研究[J].包頭鋼鐵學院學報. 2006（01）.

[2] 孟廣印，石堅.模糊數學在地基處理方案選擇中的應用[J].西部探礦工程. 2006（09）.

[3] 吳銘亮.土木工程結構設計和施工技術之間呈現出來的相互關系[J]. 城市建設理論研究（電子版）. 2017（08）.

[4] 陳秋融，田從祥.土木工程結構設計與施工技術的關系分析[J]. 山西建筑. 2017（02）.

[5] 徐榮貴.高職高等數學在專業課中的應用示例[J]. 高教學刊. 2016（06）.