基本物理學原理在土木工程中的應用淺議

陳子軒

摘 要： 該篇文章主要是闡述基本物理學在我們當今土木工程當中的應用，并對此進行詳細的分析與探討，以為相關(guān)人員作出進一步的指導，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；土木工程；應用分析

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)之間相互作用與運動規(guī)律的一門自然科學。它主要是以實驗作為基礎，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定律。而在我們物理學當中，應用最為廣泛的就是力學了，力學在一定的程度上作為物理學的重要分支，可以分為三個方面，即靜力學和運動學以及動力學。力學在我們生活的許多場合當中也得到了深刻的體現(xiàn)，例如：體育運動方面：跳高、跳水、體操、鉛球、標槍等；天體物理方面：如天體的運行、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。 在土木工程當中，其中的結(jié)構(gòu)設計是我們大部分的人才的歸屬，所以，在設計的過程當中，難免和物理專業(yè)有一定的交集，說直白點，也就是就是難免會用到力學各種知識。所以說，物理與和木工程專業(yè)之間的聯(lián)系主要在于，土木工程對于力學思維要求是非常高的，特別是一些將來要從事結(jié)構(gòu)設計的人員。以下我們主要從力學在土木工程當中的應用進行相應的分析與探討。

2、土木工程是我們力學應用的最早的領(lǐng)域之一

2.1 土木工程當中力學內(nèi)容的應用

主要包括了理論力學、結(jié)構(gòu)力學、彈性力學、土力學和巖石力學以及材料力學等幾個固體力學的學科。理論力學：與我們大學物理當中的一些內(nèi)容是相關(guān)聯(lián)的，其研究的主要是剛體，是我們各個力學的基礎的學科，其他的力學所研究的就是變形體。材料力學：主要是探討作用力對于我們相關(guān)物體內(nèi)效應，即物體的形狀的改變，可進行強度、剛度和穩(wěn)定性的分析和計算。結(jié)構(gòu)力學：在理論力學與材料力學的基礎之上，進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：研究計算彈性體在相關(guān)外力作用下的應變、應力以及位移。土力學：研究地基的應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：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 土木工程中力學的分類

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

3、力學在土木工程中的應用淺議

3.1 力學和土木專業(yè)相關(guān)課程的建構(gòu)

我們都知道，土木工程主導的專業(yè)課程建構(gòu)都是依賴于幾大力學來實現(xiàn)的。基于相關(guān)的結(jié)構(gòu)力學類：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)以及建筑抗震設計和組合結(jié)構(gòu)；基于相關(guān)的彈性力學類：地基的處理和加固、擋土結(jié)構(gòu)和基坑工程、基礎工程與地下結(jié)構(gòu)等等。

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

3.2 力學在我們土木工程計算當中的應用分析

我們學習力學的目的就是去進行相應的工程的計算。土木工程是一個涵蓋十分廣泛的學科，它下設了六個二級的學科，即巖土工程，市政工程，橋梁和隧道工程、防災減災工程和防護工程，結(jié)構(gòu)工程以及供熱、燃氣、通風和空調(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。力學在我們工程當中應用，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用相關(guān)力學手段去分析；屬于實體結(jié)構(gòu)的一些工程對象的分析則主要是去運用彈性力學與土力學以及巖石力學等相關(guān)的手段去積極的完成；而對于一些難以求解的較為復雜的相關(guān)的工程問題，就必須要尋求相關(guān)的數(shù)值進行解答，當然，其數(shù)值的計算方法也是我們這幾十年來在解決相關(guān)工程問題當中發(fā)展最為快速的一項研究的方向。

4.推進基本物理學在土木工程中運用的意見和建議

首先，土木工程建設的相關(guān)工作人員要在具體的實踐中運用基本物理學，那就必須要先了解基本物理學的相關(guān)知識，知道基本物理學知識的具體內(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與物理學是息息相關(guān)的，在開展土木工程建設的過程中，經(jīng)常會用到物理學的相關(guān)知識，所以，土木工程建設的相關(guān)工作人員一定要重視對基本物理學知識的學習與運用。在開展相關(guān)工作的過程中，一定要先掌握基本物理學的相關(guān)知識，然后，積極運用相關(guān)物理學的知識，促使相關(guān)物理學的知識可以推進土木工程建設的開展。其次，在運用基本物理學的過程中一定要結(jié)合土木工程建設的特點，按照相關(guān)要求，將基本物理學與土木工程建設有機結(jié)合。在開展土木工程建設的過程中，一定要從土木工程建設的實際情況進行分析，了解土木工程具體概況，然后，結(jié)合基本物理學的相關(guān)知識，合理地將基本物理學運用于土木工程建設的過程中，嚴格按照相關(guān)要求，從而，可以更好地提高土木工程建設的質(zhì)量。除此之外，要想推進基本物理學在土木工程中的運用，相關(guān)工作人員一定要注重對基本物理學知識的普及與運用。只有在土木工程建設工作人員對基本物理學有一個清晰的了解的基礎上，才可以實現(xiàn)基本物理學與土木工程有機結(jié)合。提高土木工程建設工作人員對基本物理學知識運用的意識，這是推進基本物理學與土木工程相結(jié)合的首要前提。而且，相關(guān)工作人員還要具備較強的基本物理學知識，只有這樣才可以將其運用土木工程建設過程中。

結(jié)束語：

綜上所述，作為土木工程專業(yè)的學生，在學習期間，要積極努力的去學習相關(guān)的材料力學、結(jié)構(gòu)力學、流體力學、土力學、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)、道路勘測設計與路基路面結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)與管理等。這當中所有的結(jié)構(gòu)都要設計力學相關(guān)知識，要是其建筑結(jié)構(gòu)比較的牢固，就要充分的從力學這個方面去考慮，使其最大限度的符合我們力學的要求，從而保證相關(guān)建筑的安全性。然后在我們安全基礎之上，去追求相關(guān)力學所帶來的美感，使其建筑存在美好的觀賞性，符合大多數(shù)人們的審美。總之，物理和我們土木工程專業(yè)是息息相關(guān)的，物理給我們土木建筑提供了很好的標準與要求，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憂。

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