关键词：土木工程；力学技术；控制
工程力学是一门具有较强理论性、抽象性又和实际工程联系十分密切的技术性的基础性学科，工程力学的定理、定律以及结论十分广泛应用于土木工程的技术中，它是解决土木工程当中实际问题的重要基础。随着社会和经济的高速发展，科学技术的突飞猛进，工程结构出现了前所未有的大型化、齐特化、复杂化，超高层建筑不断刷新着世界记录，巨型大坝、以及复杂的铁路系统等超级工程不断涌现，满足人们的生活需求。而这一切都离不开作为其重要支撑的工程力学的知识和原理，只有这样土木工程的发展才能走向更加深远和广阔，更好的为人类社会做出极其重要的贡献。
一、概述
土木工程经历了数百年的发展，尤其是经历了近代工业技术革命的洗礼之后，逐步形成了一个较为完善的工程建设体系。“ 力”是物理学中一个非常重要的因素，表示物品和物体之间相互运动产生的作用力。当一个物体受到其它物体的作用力之后，获得速度或者发生的形变，我们称之为“ 力”。物体形状和体积发生的变化称之为形变，物体速度大小或者方向的改变，称之为运动状态改变。力作用于相互作用的物体之间。当一个物体在力的作用下发生形变后，我们可以将前者作为施力物体，后者称之为受力物体。所以只要存在力，就肯定存在相互作用的两个物体。由于力是相互作用的，所以，施力物体也是受力物体，受力物体也是施力物体。土木工程建筑施工的项目日益的丰富，道路桥梁施工、高铁工程、建筑工程都可视为土木工程建筑的内容。而在这一过程中，土木工程的建筑施工内涵也日趋地丰富，工程的前期勘测、施工准备、技术优选、质量监管等成为其控制和实现的重要环节。从土木工程技术视角而言，由于工程项目结构越发地复杂，在土木工程施工中需遵循一定的力学原理，来保障土木工程的完整性和科学性，从而不断提高土木工程在使用、安全等方面的基础性能。而就理论层面而言，应用于土木工程的力学技术主要涉及到材料力学、理论力学及结构力学三个层面。这三大力学板块对应地衍生了土木工程力学的相关施工管理技术。其中，材料力学技术主要涉及到应用于土木工程的材料形状、稳定性、
二、力学与土木工程建筑力学的联系
建筑力学是应用于土木工程中的基础理论,它由理论力学、材料力学和结构力学三大部分组成。理论力学主要研究物体受力的分析方法和物体在力的作用下的平衡问题;材料力学研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限;结构力学主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化。不管是理论力学、材料力学还是结构力学,都是以力学为基础的,是力学的扩展应用。但是,从另一方面看,力学的发展也离不开建筑工程的推动和促进。比如在建筑中出现了极端条件下的工程技术问题,这是无法用实验方法来直接测定。而建筑工程这个天然的实验环境就正好验证了这些力学的原理,并提出了新的力学问题,推动了理论的发展。力学原理是建筑力学的前身,建筑力学是在力学的基础上发展起来的,是对力学的进一步应用和扩展。反过来,建筑力学的发展又对力学原理进行了验证和补充。但是力学并不是建筑力学,它们是交叉学科,有可以共同解释的部分,但是也有互相不能解释的。例如,力学原理可以解释高温气体、气体激光器和核物理等领域的科学问题,而建筑力学解释不了。而用力学方法去解释固体的塑性、强度、损伤和断裂等方面,却遇到了极大的困难。
三、力学在建筑领域内的发展
力学在建筑工程中的发展,主要是与建筑专业的结合形成了多种建筑力学理论。力学和建筑理论的结合主要体现在以下方面。
1、形成了建筑理论力学。理论力学是一般力学各分支学科的基础,是研究物体机械运动基本规律的学科。它通常分为3个部分:静力学、运动学与动力学。静力学主要研究物体在力的作用下处于平衡的规律,以及如何建立各种力系的平衡条件。静力学还研究力系的简化和物体受力分析的基本方法。这些都用到了力学原理中力的合成、分解和平衡,而且这些问题可以用平行四边形法则、三角形法则和正交分解法则进行计算。同时,也涉及到力学原理中的惯性和牛顿三定律等内容。而从动力学方面来讲,由于动力学研究的是物体机械运动与受力的关系。所以,动力学亦是以牛顿运动定律、万有引力定律为研究基础的,这恰恰也是力学原理的知识点。
2、形成了建筑固体力学。固体力学是力学中研究固体机械性质的学科,主要研究固体介质在外力、温度和形变的作用下的表现。一般包括材料力学、弹性力学、塑性力学等部分。固体力学与力学原理联系紧密,力学原理中的拉力、压力和阻力等是材料力学的理论基础,例如材料力学的主要研究内容之一是对杆件进行力学分析,杆中的内力计算涉及到力的合成、分解和平衡等内容。力学原理中的弹力结合建筑原理形成了新的学科—— 弹性力学;而力学中的动力、摩擦力等延伸为固体力学中的动力学等。随着计算机的飞速发展,分子动力学等微观模拟方法、复杂结构的仿真分析将更大规模更迅速地在固体力学和工程设计中得到应用和发展,这也涉及到了力学的基础知识。固体力学的上述发展,必将推动科学和工程技术的巨大进步。
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3、形成了建筑流体力学。流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。中国有大禹治水疏通江河的传说,秦朝李冰父子领导劳动人民修建了都江堰,至今还在发挥作用。大约与此同时,罗马人建成了大规模的供水管道系统,这些都是流体力学在建筑工程中成功应用的案例。流体力学的发展主要是为了尽可能多地开采地下石油和天然气,而化工流程的设计,很大程度上也归结为流体运动的计算问题,又或者是测定地下流水对建筑物的影响等。总之,流体力学对建筑工程的发展有着不可替代的作用。流体力学的主要内容,包括物体浮力定理和浮体稳定性在内的液体平衡理论,这也为流体静力学奠定了基础。而浮力和液体平衡理论也恰恰是力学原理的内容。力学原理是形成建筑理论的基础,它与建筑理论的结合是多方面的,从而形成了多种建筑力学。力学原理与建筑工程的其他学科也有交叉,如流体弹性力学、爆炸力学等。这些不同的力学学科贯穿于整个土木工程的寿命期,从设计、施工、后期维修保养,直到最后的爆破消亡,都会运用到力学的原理去解决工程中的实际问题。
4、建筑力学在设计中的应用。一项经济实用、美观的建筑物必须具备美学、力学设计、艺术和基础理论知识等多方面的内容，其中包含了建筑力学及结构方面知识，帮助建筑设计出合理的结构形式。在建筑安全和经济环保得到保证的基础上，对建筑进行构思，实现力学和美学的完美结合。建筑工程师进行设计的时候， 必须积极做好各个阶段的协调，在初步设计阶段，就必须选择好建筑的承重结构，并且还要向结构工程师提出适合工程发展的要求。进行设计的时候，还要和建筑工程师共同研讨并解决建筑工程设计中遇到的问题，处理好工程设计中存在的矛盾，保证建筑工程顺利进展。例如，要建立一栋展览馆。在确定好场地、高度等基础内容之后，还要对屋架形式和位置等问题也应该进行考虑，利用力学结构知识，从物理受力角度分析问题。建筑行业的发展和建筑力学具有很大联系，对现代建筑的发展具有很大的意义。一座建筑物在建筑前，必须仔细利用实验进行验证。在力学帮助下，人们可以准确地掌握建筑结构的形式和特点，对工程建筑做仔细全面地计算和方案的准备。例如，建筑青藏铁路的时候，为了防止铁路地基发生冻结，可以在地基中插入很多散热棒进行缓解，减少因为路面塌陷造成铁轨受力不均衡现象发生。
四、土木工程力学技术的控制与实现
1、土木工程中的材料选择。在土木工程的施工过程中，依据不同的设计风格和要求，土木工程的施工材料也需要进行相应的调整。只有优选出合适的工程材料才能够最大限度地贴合设计的结构要求，并保证土木工程的施工质量。就土木工程中所应用的材料而言，其一般分为塑性材料和脆性材料。其中，脆性材料的整体弹性和应力效果要略差于塑性材料。在土木工程的施工过程中，应针对不同阶段的材料性能和使用条件变化，来进行相应的技术控制。以塑性材料的施工为例，其大体的应力变化会经历四个阶段。即弹性阶段、塑性阶段、强化阶段和破坏阶段，在这四个阶段中，应力都会不同程度地发生一定的改变。这就要求土木工程的施工人员能够对材料进行精准的数据分析和实验，从而确保该材料在工程中的使用效果。
2、土木工程的预应力施工。随着土木工程施工技术的不断创新，越来越多的技术呈现出多元化的应用趋势。当前，在土木工程中运用较大的是预应力技术。以建筑工程为例，部分施工企业开始在桩基施工技术中开始运用这一新兴的技术。在施工中通过对土木工程建筑结构施力，从而形成一定的向内的核心压力，这样可抵消结构承重期间产生的荷载压力，从而进一步地提升工程项目后期使用的安全性。随着预应力技术的不但成熟，其也被用来对土木工程结构中的裂缝和承载能力不足等问题进行加固，这一技术方式能够在实现加固目的同时，最大化地减小加固的占地面积，收到了较好的成效。
3、土木工程中的结构选择。就一定角度而言，土木工程的力学理论与土木工程的结构有着直接的关联。因此在土木工程的设计和施工过程中，应就力学理论运用下的土木工程结构设计和选择的合理性进行评估。这将成为土木工程设计可靠性的重要基础。如在土木工程选择梁面时，就应充分地将梁的应力作用考虑其中，梁横截面上的正应力，与抗弯截面的模量成反比。在进行这一结构设计的过程中，在充分考虑梁自重减轻问题的同时，结合梁截面抗弯模量，进而选择出合适的梁截面。一般而言，在梁的横截面相等的前提下，梁的两端弯曲，中间弯曲小，则应多使用工字型截面，而当需要竖放时可以选择矩形的截面。同时，也可根据梁的使用功能要求，选择合适的环形截面。值得关注的是，当土木工程梁的安装时，需充分考虑到其结构的受力情况，从而达到合理的设计要求。
总之，在工程施工技术综合管理模式的框架下，着眼于工程技术应用的整体性，多方位、多交叉地开展项目内的土木工程力学技术研讨，土木工程设计与施工问题的精英化思辨，确保项目材料选择、预应力施工、项目结构选型等关键技术环节的项目质量和工程控制，为土木工程施工提供实践支撑和技术储备。在未来，土木工程施工技术的不断完备，将对行业的良性发展，起到重要的推动作用。
参考文献：
[1]刘昶.浅析力学在建筑工程中的有效应用[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2018（2）.
[2]郭海青.建筑力学在建筑艺术发展中的体现[J].中学物理教学参考，2017（3）.
[3]李宏，李娜．建筑力学工学结合教学模式研究［J］．中小企业管理与科技(上旬刊)，2016(03)．
[4]鲁森权.浅谈建筑土木工程技术的控制与实现［J］.建筑工程技术与设计，2017（9）：15.
[5]梁霄.建筑土木工程技术的控制与实现［J］.建筑工程技术与设计，2018（32）：32.
论文作者:王夏楠,龚砚芬
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷15期
论文发表时间:2019/11/15
标签：力学论文; 土木工程论文; 建筑论文; 物体论文; 土木论文; 结构论文; 原理论文; 《建筑实践》2019年第38卷15期论文;