力學(xué)知識(shí)在實(shí)際工程建設(shè)中的應(yīng)用探析

李磊

摘 要：工程力學(xué)知識(shí)在當(dāng)前實(shí)際工程建設(shè)技術(shù)研究中發(fā)揮著不可替代的作用。本文結(jié)合當(dāng)前主要類型中工程力學(xué)的應(yīng)用，以及工程建設(shè)中常見工程力學(xué)學(xué)科知識(shí)，開展了力學(xué)知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐研究。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué)；工程建設(shè)；實(shí)踐應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.091

在我國(guó)的工程技術(shù)研究中，基礎(chǔ)理論性研究占據(jù)著較為重要的作用。其中作為工程建設(shè)技術(shù)研究最為基礎(chǔ)與核心的技術(shù)理論，力學(xué)知識(shí)特別是工程力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用，為我國(guó)的工程技術(shù)發(fā)展提供了不可替代的支持作用。因此我們結(jié)合當(dāng)前工程建設(shè)的實(shí)踐技術(shù)，以及工程力學(xué)的應(yīng)用理論，開展了工程力學(xué)在工程建設(shè)中的實(shí)踐應(yīng)用研究。

1 工程力學(xué)在當(dāng)前工程建設(shè)中的實(shí)踐應(yīng)用研究

工程力學(xué)是力學(xué)知識(shí)在工程建設(shè)中最為常用與基礎(chǔ)的學(xué)科知識(shí)，因此在當(dāng)前我國(guó)的各類工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。因此我國(guó)的工程建設(shè)技術(shù)研究人員，結(jié)合工程建設(shè)中的力學(xué)應(yīng)用特征，將工程力學(xué)知識(shí)在工程建設(shè)中的實(shí)踐利用進(jìn)行了系統(tǒng)化研究。目前就實(shí)踐應(yīng)用而言，工程力學(xué)知識(shí)在以下工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。（1）高層與超高層工程建設(shè)。隨著我國(guó)城市建設(shè)的開展，各類高層與超高層建筑建設(shè)數(shù)量，正在不斷地增加中。而在高層與超高層建筑施工與使用過程中，工程力學(xué)的應(yīng)用對(duì)于工程安全與質(zhì)量保障起到了不可忽視的作用。（2）能源工程。能源工程建設(shè)是我國(guó)未來發(fā)展的重點(diǎn)工程，也是決定國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)工程。在能源工程應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是電力、石油、風(fēng)力，甚至是核能工程建設(shè)中，工程力學(xué)知識(shí)都得到了廣泛應(yīng)用。如核電廠工程施工中，工程力學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高電廠反應(yīng)堆外殼的穩(wěn)定性與堅(jiān)固性，進(jìn)而很好地提高了核電廠工程安全性。（3）水利工程建設(shè)。水利工程在我國(guó)電力與農(nóng)業(yè)發(fā)展中，起到了不可忽視的作用。在我國(guó)大中小型水利工程技術(shù)研究中，工程力學(xué)也得到了有效應(yīng)用。其中長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程建設(shè)中，就廣泛的應(yīng)用了水工力學(xué)、通航水力學(xué)、河流動(dòng)力學(xué)問題、巖基力學(xué)等各類力學(xué)與工程力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，確保這一偉大工程的順利完成。（4）國(guó)防工程。在我國(guó)的國(guó)防工程建設(shè)中，無(wú)論是武器基地、機(jī)場(chǎng)等國(guó)防基礎(chǔ)建設(shè)，還是各類導(dǎo)彈、飛機(jī)、艦船等武器研究建設(shè)中，工程力學(xué)都發(fā)揮了不可忽視的作用。因此力學(xué)與工程力學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)探究，將會(huì)為我國(guó)各類工程建設(shè)質(zhì)量提升，提供有效的理論支持，這也是我們此次研究開展的基礎(chǔ)。

2 工程建設(shè)中常用的工程力學(xué)內(nèi)容

工程力學(xué)是一門歷史悠久、構(gòu)成復(fù)雜的力學(xué)學(xué)科，其所包含的副學(xué)科理論對(duì)在工程建設(shè)中可以起到不同的技術(shù)支持作用。

（1）土力學(xué)與巖體力學(xué)。土力學(xué)與巖體力學(xué)是工程力學(xué)研究的兩個(gè)重要基礎(chǔ)學(xué)科。在工程建設(shè)實(shí)踐過程中，兩門學(xué)科主要應(yīng)用于工程地基、鉆探、地下開挖以及地下交通等各類工程的應(yīng)用中。如在當(dāng)前高層與超高層建筑施工中，深基坑施工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。在深基坑挖掘與支護(hù)過程中，土力學(xué)公式發(fā)揮著重要作用。技術(shù)人員需要根據(jù)不同土質(zhì)力學(xué)特點(diǎn)，進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而確定挖掘與支護(hù)方案，確保深基坑穩(wěn)定性。而在地下挖掘施工中，技術(shù)人員需要根據(jù)地下巖體結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行其力學(xué)特征分析，提高地下工程巖體穩(wěn)定性，避免塌方、滲漏等事故的出現(xiàn)。特別是在地下軌道交通工程施工中，技術(shù)人員需要很好的結(jié)合土力學(xué)與巖體力學(xué)工程，在地下交通隧道、車站以及地下配套設(shè)施工程施工中，發(fā)揮其技術(shù)支持作用。

（2）連續(xù)體力學(xué)到理性力學(xué)的發(fā)展。連續(xù)體力學(xué)是研究工程中各結(jié)構(gòu)物理力學(xué)特點(diǎn)的力學(xué)理論，如建筑中梁結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度；柱結(jié)構(gòu)力學(xué)穩(wěn)定性；建筑各結(jié)構(gòu)變形問題產(chǎn)生和力學(xué)的關(guān)系等，都是這一學(xué)科研究的重要內(nèi)容。但是隨著連續(xù)體力學(xué)研究的推進(jìn)，這一學(xué)科中各類結(jié)構(gòu)模型與公式都出現(xiàn)了不自然的問題，影響了其技術(shù)理論作用。因此物理力學(xué)研究者以現(xiàn)代數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，在上世紀(jì)中頁(yè)提出了理性力學(xué)觀點(diǎn)，并將其與連續(xù)體力學(xué)進(jìn)行結(jié)合，提出了理性連續(xù)體力學(xué)的新體系。這一體系對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)整體以及各結(jié)構(gòu)間力學(xué)特性與穩(wěn)定性研究提供了有力的支持作用。

（3）固體力學(xué)研究的發(fā)展。

固體力學(xué)是工程力學(xué)的一個(gè)重要組成部分，也是工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的力學(xué)知識(shí)體系。其主要組成包括了材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)以及斷裂力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科。其中以材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)為基礎(chǔ)的建筑力學(xué)，是當(dāng)前土木工程建設(shè)中應(yīng)用最廣，研究最多的工程力學(xué)內(nèi)容。如在工程建設(shè)技術(shù)研究中，材料力學(xué)的研究可以確保施工材料韌性、抗壓強(qiáng)度、穩(wěn)定性等數(shù)據(jù)符合建筑設(shè)計(jì)方案與實(shí)際使用要求，進(jìn)而保證建筑施工與使用的質(zhì)量。而結(jié)構(gòu)力學(xué)則是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，利用力學(xué)原理確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全。彈性力學(xué)則是在材料彈性基礎(chǔ)上，為建筑的抗震、抗壓性能提供保障。

（4）計(jì)算力學(xué)理論的提出與應(yīng)用。計(jì)算力學(xué)是建立在計(jì)算機(jī)計(jì)算技術(shù)與工程力學(xué)基礎(chǔ)上的一門力學(xué)學(xué)科。其主要包括了基礎(chǔ)計(jì)算力學(xué)與工程計(jì)算力學(xué)兩個(gè)分支。其中后者是對(duì)于工程建設(shè)起到了主要的技術(shù)理論支持作用。其構(gòu)架包括了建筑力學(xué)、離散化技術(shù)、數(shù)值分析和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)。其主要作用就是通過計(jì)算機(jī)軟件，使用離散化技術(shù)和數(shù)值分析方法，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、檢測(cè)以及優(yōu)化的技術(shù)手段。

（5）其他工程力學(xué)學(xué)科簡(jiǎn)述。隨著力學(xué)研究以及工程技術(shù)研究的不斷進(jìn)步，工程力學(xué)中還產(chǎn)生了一些其他的學(xué)科理論，如靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、可靠性力學(xué)、概率有限元法等分支理論，都在工程技術(shù)研究中起到了一定作用。如在靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)研究中，我們形成了靜結(jié)構(gòu)力學(xué)與動(dòng)結(jié)構(gòu)力學(xué)概念，進(jìn)而為建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定研究提供了新的力學(xué)理論基礎(chǔ)。

（6）工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究。工程力學(xué)作為一項(xiàng)重要的技術(shù)理論學(xué)科，其在工程技術(shù)中的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)室研究有著不可分割的關(guān)系。如材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究，可以驗(yàn)證建筑材料是否達(dá)到建筑技術(shù)要求，進(jìn)而確保建筑材料的使用質(zhì)量。

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