力學在土木工程中的應用探討

劉宏杰 高藝

力學是人類在長期的實踐和研究中發(fā)現(xiàn)并證實的， 具有極強的實用價值。建筑的發(fā)展與力學存在密不可分的聯(lián)系， 土木工程中也廣泛應用到力學知識， 隨著現(xiàn)代土木工程的發(fā)展， 力學的應用更加深入和廣泛， 同時迎來了新的發(fā)展。本文介紹了力學的基本內容， 并且對力學在土木工程中的應用和發(fā)展進行了探討。

土木工程在人類的建筑史上有十分重要的意義， 而所有建筑的構造的基礎是力學理論， 也是建筑施工中主要的影響因素。同時， 力學與工程也是相輔相成的，土木工程中技術應用的科學性離不開力學理論， 力學理論可以提高建筑施工質量與效率， 土木工程中遇到的難題也促使力學的發(fā)展，同時新的力學理論也不斷被提出。

1 力學的基本內容

力學是屬于物理學的一門學科， 同時也是一門獨立的基礎性學科。力學的主要研究對象是物體間的相互作用， 當一個物體受到力的作用時， 必然有另一物體在施加這種作用， 稱為受力物體和施力物體， 力學主要內容是力的分解、合成與平衡。目前， 力主要有兩種分類方法， 根據力的性質， 可以分為重力、摩擦力、電磁力等;根據力的效果， 可以分為壓力， 支持力、阻力等。力學發(fā)展來源于生活， 力學的定理和規(guī)律是科學家在生活實踐中發(fā)現(xiàn)并證實的， 因此， 在實際生活中， 我們可以應用力學的原理和方法來解決問題， 土木工程建設中， 力學就被廣泛應用并發(fā)揮著重要作用。

2 力學在土木工程中的具體應用

2.1 壓力在土木工程中的應用

土木工程施工的理論基礎之一是壓力，也是現(xiàn)代土木工程施工中關注的重點。土木工程施工過程中， 工程的材料、建設寬度、廣度等都受物體最大承受壓力水平的影響， 壓力的有效運用可以很好的提高土木工程建筑的穩(wěn)定性， 比如， 建筑施工中， 需要重點參考柱子的受壓情況， 保證橋每個柱子具有足夠的承載力。此外， 工程驗收人員在進行質量檢測時， 需要測量建筑中與承壓相關的數(shù)據。因此， 壓力不僅是土木工程中的檢測指標，也是施工過程中的參考數(shù)據。

圖1

2.2 摩擦力在土木工程中的應用

摩擦力在土木工程中十分的常見，而且應用十分的廣泛，凡是兩個接觸的物體，只要有相對位移都會受到摩擦力，例如放在地面的箱子，要推動箱子，就必須克服箱子與地面的摩擦力，才能使箱子產生位移。基坑的重力式擋土墻在驗算抗滑移穩(wěn)定性時，就必須計算擋土墻地面與地面的摩擦力，而且摩擦力是保證重力式擋土墻抗滑移穩(wěn)定性非常重要的一部分組成力。如下圖所示。合理的利用摩擦力不僅可以有效的提高建筑物的安全性及穩(wěn)定性，同時充分利用摩擦力的有效效果時，還可以節(jié)省工程材料，增加工程效益，降低工程的成本。

圖2

2.3 重力在土木工程中的應用

任何物體都會受到重力，在考慮重力給工程應用帶來的影響是，必須進行精心的設計與驗算，例如吊裝的時候，要考慮物體的重力，進而反算塔吊的起重力;在設計基坑支護的時候要考慮作用在基礎上面由土體重力產生的土壓力，如何設計選擇最合理的基坑支護形式，就必須研究土體重力產生的土壓力;在設計基礎形式時，必須考慮上部重力傳到地基土體的壓力是否滿足地基承載力特征值的要求等等都是重力在土木工程應用中的具體表現(xiàn)。合理的利用重力，可以使建筑物更加的穩(wěn)定，同時節(jié)約成本支出。

3 力學在土木工程中的發(fā)展

力學的發(fā)展離不開應用，尤其是在土木工程中的應用，很多設計驗算都必須保證受力平衡，并且滿足穩(wěn)定安全需求，因此土木工程的發(fā)展也伴隨著力學的發(fā)展。

理論力學是所有力學中最基本的力學課程，也是一本基礎學科，其主要的內容包括靜力學、動力學及運動學，靜力學主要研究的是靜止的物體，在不受外力或者受到外力并保證平衡時候的受力特征;動力學是研究物體在運動時候的受力情況;而運動學是從物體的幾何角度來研究物體在運動時候受到的力及運動狀態(tài)。

材料力學主要研究的是材料在受到外力的時候發(fā)生的變形，進而產生的軸力，剪力，彎矩等，是分析和研究單獨桿件在受力情況下的主要力學之一，在材料力學中假定所有的桿件材料都是均勻、連續(xù)、并且各個方向同性的，這樣在分析計算的時候就可以做很多其他的基本假設，通過計算結果顯示，這些假定基本能滿足土木工程設計施工的需要。

4 結語

力學在土木工程中的是非常廣泛的，土木工程中所有的物體都會受力，通過力學來教學分析計算，同時采用新的計算方法，新的設計理念，新的技術要求，可以使力學在土木工程中應用更加廣泛，同時還可以不斷提升土木工程的技術水平，保質保量的完成優(yōu)質工程。

（作者單位：陜西鐵路工程職業(yè)技術學院）