土木工程中的力學(xué)知識(shí)探討

張錦程

摘 要：日常生活中力學(xué)的應(yīng)用非常廣泛，不論何時(shí)何地我們都可以找出力學(xué)的具體體現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，應(yīng)用力學(xué)也不再受到多方面的約束，土木工程也成為應(yīng)用力學(xué)知識(shí)最多的一個(gè)領(lǐng)域。土木工程對(duì)于我們而言也不是陌生的術(shù)語(yǔ)，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(xué)森先生說(shuō)過，在21世紀(jì)力學(xué)將作為土木工程的主要手段，現(xiàn)代土木工程確實(shí)不能離開力學(xué)。本文將對(duì)力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：力學(xué)；土木工程；應(yīng)用；發(fā)展

在現(xiàn)代社會(huì)，土木工程不斷地為我們創(chuàng)造新的物質(zhì)環(huán)境，為人民的生活做出了巨大貢獻(xiàn)。對(duì)這個(gè)社會(huì)而言，其可以說(shuō)是社會(huì)文明的一個(gè)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(xué)，尤其是建筑工程，建筑是必須使用到力學(xué)知識(shí)的，沒有涉及力學(xué)知識(shí)的建筑在多方面會(huì)出現(xiàn)問題。所以，力學(xué)在土木工程中的地位是極為重要的，更好的將力學(xué)知識(shí)應(yīng)用于土木工程中會(huì)推動(dòng)土木工程的發(fā)展。

一、力學(xué)的概述

力學(xué)是七大自然學(xué)科之一，是相對(duì)獨(dú)立、系統(tǒng)的一門學(xué)科，概括的說(shuō)，力學(xué)就是一切研究現(xiàn)象的受力以及受力效應(yīng)的規(guī)律以及應(yīng)用的學(xué)科總稱。在高中物理中力學(xué)的概念被定義為物體間的相互運(yùn)動(dòng)，這就說(shuō)明力學(xué)就是對(duì)力和運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究的科學(xué)。最早的力學(xué)在牛頓時(shí)代，與天文學(xué)一起被稱為最早的兩門自然科學(xué)。在19世紀(jì)的時(shí)候，力學(xué)的發(fā)展水平已經(jīng)很高了，在那時(shí)，力學(xué)就已經(jīng)開始結(jié)合工程技術(shù)問題，將力學(xué)應(yīng)用于工程之中。20世紀(jì)時(shí)建立了各種各樣的力學(xué)模型，在解決了很多實(shí)際問題的基礎(chǔ)上獲得相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，力學(xué)的知識(shí)體系就得以發(fā)展，形成了更多分支，這也讓力學(xué)在工程中作為專門技術(shù)解決實(shí)際問題?，F(xiàn)代社會(huì)力學(xué)的應(yīng)用更加廣泛，對(duì)人類社會(huì)來(lái)說(shuō)，力學(xué)是推動(dòng)其發(fā)展的一個(gè)重要因素，其地位毋庸置疑。

二、力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

人類在發(fā)展中離不開各種各樣的結(jié)構(gòu)物，例如房屋、道路等。這些結(jié)構(gòu)物的建設(shè)過程我們統(tǒng)稱為土木工程。可以說(shuō)，土木工程是人類社會(huì)在發(fā)展中對(duì)自然進(jìn)行改造的最直接的一種手段，必須要合理的對(duì)力學(xué)進(jìn)行利用。在現(xiàn)代土木工程中力學(xué)的應(yīng)用是很廣泛的，許多大規(guī)模的著名工程可以作為代表，例如1974年美國(guó)的希爾斯大廈，在當(dāng)時(shí)就能夠修建高達(dá)443米，在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)是很讓人震驚的，其中若不涉及力學(xué)知識(shí)是肯定會(huì)出現(xiàn)問題的。還有就是中國(guó)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(xué)的支撐是不可能成功的。力學(xué)在工程中的應(yīng)用極為廣泛，總的來(lái)說(shuō)會(huì)有很多力學(xué)構(gòu)件作為基礎(chǔ)。

（一）梁

在工程中，以彎曲變形為主的構(gòu)件就稱為梁。梁在工程中的應(yīng)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(gòu)件，在生活中最常見的就是橋梁的支柱，很多沒有支撐點(diǎn)的工程必須使用柱來(lái)達(dá)到建筑的穩(wěn)定性。柱在工程中的應(yīng)用是相對(duì)基礎(chǔ)的，除了橋梁的支撐，對(duì)房建工程也很必須，房建工程中很多需要使用柱來(lái)達(dá)到工程的穩(wěn)定性。

在土木工程中力學(xué)基本構(gòu)件很多，作為工程的基礎(chǔ)組成部分構(gòu)件是極為重要的，可見在土木工程中力學(xué)是非常重要的，沒有力學(xué)很多工程無(wú)法成功的。

三、土木工程中的發(fā)展起來(lái)的力學(xué)知識(shí)

土木工程對(duì)人類文明的建設(shè)十分重要，這也就直接說(shuō)明力學(xué)對(duì)人類文明的建設(shè)也有重大影響。力學(xué)在最初應(yīng)用于工程中是比較局限的，隨著實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的豐富，使得力學(xué)體系也隨著社會(huì)發(fā)展更加豐富，許多力學(xué)知識(shí)與建筑學(xué)理論的結(jié)合形成了新的指導(dǎo)理論。

（一）形成了建筑材料力學(xué)

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(gè)工程的質(zhì)量，可以說(shuō)是工程的基礎(chǔ)。材料力學(xué)是對(duì)機(jī)械以及各種構(gòu)件的載荷能力進(jìn)行研究的一門學(xué)科，通過對(duì)材料各方面的測(cè)驗(yàn)，使構(gòu)件能夠滿足我們的需求，獲得所需性能。材料力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)組成部分，對(duì)工程的影響是極大的。

（二）形成了建筑理論力學(xué)

理論力學(xué)就是基本的力學(xué)理論，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究。理論力學(xué)在工程中是最基本的，分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)，這些學(xué)科可以說(shuō)是眾多工程技術(shù)的基礎(chǔ)，是極為重要的。在工程中理論力學(xué)的應(yīng)用相對(duì)廣泛，在各方面都涉及到理論力學(xué)的知識(shí)。

（三）形成了建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)

結(jié)構(gòu)力學(xué)，顧名思義就是對(duì)結(jié)構(gòu)的各方面進(jìn)行研究的學(xué)科，主要研究的就是結(jié)構(gòu)受到各種外因產(chǎn)生相對(duì)變形或位移。在工程中結(jié)構(gòu)力學(xué)是極其重要的，沒有結(jié)構(gòu)力學(xué)整個(gè)建筑是缺失安全性和適用性的。

（四）形成了建筑流體力學(xué)

流體力學(xué)是人類在同大自然做斗爭(zhēng)以及在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中逐漸發(fā)展起來(lái)的，在中國(guó)，大禹治水的傳說(shuō)至今還在，修建的都江堰直到現(xiàn)在還發(fā)揮著重要的作用，這就是流體力學(xué)的具體案例，成功的實(shí)踐。流體力學(xué)目前最主要的就是開發(fā)更多的石油天然氣，為人類做出更大的貢獻(xiàn)。

土木工程中發(fā)展起來(lái)的力學(xué)知識(shí)是很多的，除了上述的幾種力學(xué)理論，在于建筑盧綸的其他學(xué)科的交叉中也形成了爆炸力學(xué)以及流體彈力力學(xué)等，不論什么力學(xué)始終都是貫穿于土木工程中的，土木工程推動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，同時(shí)力學(xué)也是土木工程在實(shí)踐中的理論指導(dǎo)，力學(xué)在工程不僅應(yīng)用廣泛，缺失力學(xué)對(duì)工程也有極大的影響。

四、結(jié)語(yǔ)

土木工程是應(yīng)用力學(xué)知識(shí)最多的一個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于我們而言土木工程不是陌生的術(shù)語(yǔ)，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(xué)在土木工程中是貫穿于全過程的，對(duì)整個(gè)工程而言，其生命周期離不開力學(xué)，遇到很多的實(shí)際問題也會(huì)使用力學(xué)來(lái)解決。土木工程推動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，同時(shí)力學(xué)也是土木工程在實(shí)踐中的理論指導(dǎo)，力學(xué)在工程不僅應(yīng)用廣泛，缺失力學(xué)對(duì)工程也有極大的影響。

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