基本物理學(xué)原理在土木工程中的應(yīng)用淺議

陳子軒

摘 要： 該篇文章主要是闡述基本物理學(xué)在我們當(dāng)今土木工程當(dāng)中的應(yīng)用，并對此進(jìn)行詳細(xì)的分析與探討，以為相關(guān)人員作出進(jìn)一步的指導(dǎo)，推動其乃至整個社會不斷向前發(fā)展，造福于人類。

關(guān)鍵詞： 物理學(xué)；土木工程；應(yīng)用分析

1、引言

我們都知道，物理是主要是去研究相關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)之間相互作用與運(yùn)動規(guī)律的一門自然科學(xué)。它主要是以實(shí)驗作為基礎(chǔ)，其體現(xiàn)出的一個永恒的主題，便是積極的去尋找各種的科學(xué)定律。而在我們物理學(xué)當(dāng)中，應(yīng)用最為廣泛的就是力學(xué)了，力學(xué)在一定的程度上作為物理學(xué)的重要分支，可以分為三個方面，即靜力學(xué)和運(yùn)動學(xué)以及動力學(xué)。力學(xué)在我們生活的許多場合當(dāng)中也得到了深刻的體現(xiàn)，例如：體育運(yùn)動方面：跳高、跳水、體操、鉛球、標(biāo)槍等；天體物理方面：如天體的運(yùn)行、一些星體的發(fā)現(xiàn)、人類的太空活動等；交通安全方面：汽車制動、安全距離、限速等；土木建筑方面：如橋梁、碼頭、道路等，這也是最重要，最讓人類收益的方面。 在土木工程當(dāng)中，其中的結(jié)構(gòu)設(shè)計是我們大部分的人才的歸屬，所以，在設(shè)計的過程當(dāng)中，難免和物理專業(yè)有一定的交集，說直白點(diǎn)，也就是就是難免會用到力學(xué)各種知識。所以說，物理與和木工程專業(yè)之間的聯(lián)系主要在于，土木工程對于力學(xué)思維要求是非常高的，特別是一些將來要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的人員。以下我們主要從力學(xué)在土木工程當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的分析與探討。

2、土木工程是我們力學(xué)應(yīng)用的最早的領(lǐng)域之一

2.1 土木工程當(dāng)中力學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用

主要包括了理論力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)和巖石力學(xué)以及材料力學(xué)等幾個固體力學(xué)的學(xué)科。理論力學(xué)：與我們大學(xué)物理當(dāng)中的一些內(nèi)容是相關(guān)聯(lián)的，其研究的主要是剛體，是我們各個力學(xué)的基礎(chǔ)的學(xué)科，其他的力學(xué)所研究的就是變形體。材料力學(xué)：主要是探討作用力對于我們相關(guān)物體內(nèi)效應(yīng)，即物體的形狀的改變，可進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的分析和計算。結(jié)構(gòu)力學(xué)：在理論力學(xué)與材料力學(xué)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步的去研究和分析計算桿件相關(guān)結(jié)構(gòu)體系的基本的原理以及基本的方法，充分了解受力的性能。彈性力學(xué)：研究計算彈性體在相關(guān)外力作用下的應(yīng)變、應(yīng)力以及位移。土力學(xué)：研究地基的應(yīng)力和變形以及擋土墻與土坡等等穩(wěn)定計算的原理和方法。巖石力學(xué)：研究其巖石的地基和邊坡以及相關(guān)的地下工程等等穩(wěn)定性的分析和計算方法。

2.2 土木工程中力學(xué)的分類

彈性力學(xué)類：其思維的方式主要與高等數(shù)學(xué)體系建構(gòu)相類似，將高等的數(shù)學(xué)作為微分體，基本上是不引入計算假設(shè)的，在此基礎(chǔ)之上，引入一些針對其巖土材料的計算的假設(shè)，并構(gòu)成了土力學(xué)和巖土力學(xué)。結(jié)構(gòu)力學(xué)類：其具有更加強(qiáng)烈的工程的特點(diǎn)，簡化的模型主要為質(zhì)點(diǎn)或者是桿件，在相關(guān)力學(xué)體系建立起之前就作出了相關(guān)的計算的假設(shè)，總之其力學(xué)的體系的建構(gòu)的過程和彈性力學(xué)是不同的。

3、力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用淺議

3.1 力學(xué)和土木專業(yè)相關(guān)課程的建構(gòu)

我們都知道，土木工程主導(dǎo)的專業(yè)課程建構(gòu)都是依賴于幾大力學(xué)來實(shí)現(xiàn)的。基于相關(guān)的結(jié)構(gòu)力學(xué)類：砌體結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、建筑施工的技術(shù)以及建筑抗震設(shè)計和組合結(jié)構(gòu)；基于相關(guān)的彈性力學(xué)類：地基的處理和加固、擋土結(jié)構(gòu)和基坑工程、基礎(chǔ)工程與地下結(jié)構(gòu)等等。

任何的學(xué)科都不是獨(dú)立的一門學(xué)科，土木工程教學(xué)當(dāng)中，要求我們?nèi)フ莆盏闹R有很多領(lǐng)域的交叉，和建筑學(xué)以及建筑學(xué)經(jīng)濟(jì)等等都有著密不可分的聯(lián)系，和建筑學(xué)的聯(lián)系主要在于房屋建筑學(xué)；和經(jīng)濟(jì)建筑相關(guān)的就是工程的概預(yù)算和項目組織和管理以及工程的招投標(biāo)等等相關(guān)的課程；其他課程：工程制圖、工程測量、建筑CAD等等。

3.2 力學(xué)在我們土木工程計算當(dāng)中的應(yīng)用分析

我們學(xué)習(xí)力學(xué)的目的就是去進(jìn)行相應(yīng)的工程的計算。土木工程是一個涵蓋十分廣泛的學(xué)科，它下設(shè)了六個二級的學(xué)科，即巖土工程，市政工程，橋梁和隧道工程、防災(zāi)減災(zāi)工程和防護(hù)工程，結(jié)構(gòu)工程以及供熱、燃?xì)?、通風(fēng)和空調(diào)工程等等，其計算分析的對象必須包括下面幾個方面：工業(yè)的建筑、民用的建筑、公共的建筑、道路與橋梁和隧道等等多數(shù)的工程類型。力學(xué)在我們工程當(dāng)中應(yīng)用，首先就需要提取出一些工程計算的模型，例如屬于桿系結(jié)構(gòu)的工程的對象就要運(yùn)用相關(guān)力學(xué)手段去分析；屬于實(shí)體結(jié)構(gòu)的一些工程對象的分析則主要是去運(yùn)用彈性力學(xué)與土力學(xué)以及巖石力學(xué)等相關(guān)的手段去積極的完成；而對于一些難以求解的較為復(fù)雜的相關(guān)的工程問題，就必須要尋求相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行解答，當(dāng)然，其數(shù)值的計算方法也是我們這幾十年來在解決相關(guān)工程問題當(dāng)中發(fā)展最為快速的一項研究的方向。

4.推進(jìn)基本物理學(xué)在土木工程中運(yùn)用的意見和建議

首先，土木工程建設(shè)的相關(guān)工作人員要在具體的實(shí)踐中運(yùn)用基本物理學(xué)，那就必須要先了解基本物理學(xué)的相關(guān)知識，知道基本物理學(xué)知識的具體內(nèi)涵及其作用。土木工程的相關(guān)工作人員一定要知曉土木工程建設(shè)與物理學(xué)是息息相關(guān)的，在開展土木工程建設(shè)的過程中，經(jīng)常會用到物理學(xué)的相關(guān)知識，所以，土木工程建設(shè)的相關(guān)工作人員一定要重視對基本物理學(xué)知識的學(xué)習(xí)與運(yùn)用。在開展相關(guān)工作的過程中，一定要先掌握基本物理學(xué)的相關(guān)知識，然后，積極運(yùn)用相關(guān)物理學(xué)的知識，促使相關(guān)物理學(xué)的知識可以推進(jìn)土木工程建設(shè)的開展。其次，在運(yùn)用基本物理學(xué)的過程中一定要結(jié)合土木工程建設(shè)的特點(diǎn)，按照相關(guān)要求，將基本物理學(xué)與土木工程建設(shè)有機(jī)結(jié)合。在開展土木工程建設(shè)的過程中，一定要從土木工程建設(shè)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，了解土木工程具體概況，然后，結(jié)合基本物理學(xué)的相關(guān)知識，合理地將基本物理學(xué)運(yùn)用于土木工程建設(shè)的過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)要求，從而，可以更好地提高土木工程建設(shè)的質(zhì)量。除此之外，要想推進(jìn)基本物理學(xué)在土木工程中的運(yùn)用，相關(guān)工作人員一定要注重對基本物理學(xué)知識的普及與運(yùn)用。只有在土木工程建設(shè)工作人員對基本物理學(xué)有一個清晰的了解的基礎(chǔ)上，才可以實(shí)現(xiàn)基本物理學(xué)與土木工程有機(jī)結(jié)合。提高土木工程建設(shè)工作人員對基本物理學(xué)知識運(yùn)用的意識，這是推進(jìn)基本物理學(xué)與土木工程相結(jié)合的首要前提。而且，相關(guān)工作人員還要具備較強(qiáng)的基本物理學(xué)知識，只有這樣才可以將其運(yùn)用土木工程建設(shè)過程中。

結(jié)束語：

綜上所述，作為土木工程專業(yè)的學(xué)生，在學(xué)習(xí)期間，要積極努力的去學(xué)習(xí)相關(guān)的材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、土力學(xué)、建筑材料、混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)、房屋結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、道路勘測設(shè)計與路基路面結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)與管理等。這當(dāng)中所有的結(jié)構(gòu)都要設(shè)計力學(xué)相關(guān)知識，要是其建筑結(jié)構(gòu)比較的牢固，就要充分的從力學(xué)這個方面去考慮，使其最大限度的符合我們力學(xué)的要求，從而保證相關(guān)建筑的安全性。然后在我們安全基礎(chǔ)之上，去追求相關(guān)力學(xué)所帶來的美感，使其建筑存在美好的觀賞性，符合大多數(shù)人們的審美?？傊锢砗臀覀兺聊竟こ虒I(yè)是息息相關(guān)的，物理給我們土木建筑提供了很好的標(biāo)準(zhǔn)與要求，讓人們有更大的想象發(fā)揮的空間，從而不再為建筑的安全擔(dān)憂。

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