物理小论文——力学在土木工程中的应用-388904978-(1)

力学在土木工程中的应用结332013010208王石雨力学简述力学是物理学十分重要的组成部分，它是一门用数学方法研究机械运动的学科，同时它也是一门研究带有普遍性质规律的基础学科。其实早在几千年前人类就对力学开始有研究了。在古希腊时期，阿基米德就开始对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，这些都初步奠定了静力学即平衡理论的基础。在之后研究力学的科学家中比较有代表性的也是大家所熟知的有伽利略、牛顿、爱因斯坦等。在力学的发展史中，第一本重要著作当属牛顿的《自然哲学的数学原理》，这本公理化模式的著作在物理学、数学、天文学和哲学等领域产生了巨大影响。力学按研究对象可划分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支．固体力学和流体力学通常采用连续介质模型来研究；余下的部分则组成一般力学．属于固体力学的有弹性力学、塑性力学，近期出现的散体力学、断裂力学等；流体力学由早期的水力学和水动力学两个分支汇合而成，并衍生出空气动力学、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等；力学间的交叉又产生粘弹性理论、流变学、气动弹性力学等分支。力学与工程学密不可分，在机械、建筑、土木工程领域中力学都有着十分广泛的应用。力学在工程技术方面的应用结果则形成了工程力学或应用力学的各种分支，诸如材料力学、结构力学、土力学、岩石力学、爆炸力学、复合材料力学、天体力学、物理力学、等离子体动力学、电流体动力学、磁流体力学、热弹性力学、生物力学、生物流变学、地质力学、地球动力学、地球流体力学、理性力学、计算力学等等。力学在土木工程中的应用由于我本身是土木工程系的学生，所以我对于与专业相关的领域还是比较感兴趣的。在本文中我就对力学在土木工程领域的应用做了一些调查。土木工程简介土木工程即建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动，也指工程建设的对象（即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等)。土木工程是最早应用力学的工程领域之一，在本科教学阶段土木工程所涉及的包括理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、土力学、岩石力学等几大固体力学学科。由此可见，土木工程与力学的关系还是十分紧密的。下面我就几个典型方面介绍一下几个力学分支在土木工程中的应用。结构力学结构力学主要研究遭遇某种外因（如荷载或广义荷载）作用时，对结构所产生的以内力和变形（位移）为主要能量值的计算方法和原理。它以工程实践、理论力学和材料力学为基础，运用理论计算与模型或实物的试验，为满足使用、安全、经济要求的结构物提供验证。结构力学算是土木工程领域中运用最广泛的力学分支之一，从与我们专业对口的工作——结构工程师就可以看出。不论是房屋、桥梁或是道路的建设，都与结构力学密切相关。结构力学的应用也是衡量建筑师建筑设计是否合理的一个重要手段。由此可见，结构力学对于土木工程的重要性可见一斑。流体力学流体力学是研究流体（包括液体和气体）在运动时的状态和规律的一门科学。它是一门基础性很强和应用型很广的学科。主要研究流体速度、压强、密度等变化规律，以及流体的粘滞性、导热性以及其他热力学性质等。流体力学在土木工程领域中的应用十分广泛，例如地下工程的通风排气、工程施工中的供水供气、永久建筑物的供水供气、建筑物的水荷载计算、水中和邻水建筑中的流体力学问题等等。弹性力学弹性力学是研究固体在弹性极限内在的应力和应变分布规律的一门科学。它是人们从长期的生产斗争和科学试验的实践中总结出来的。它来源于生产却也反过来为生产实践服务，与社会发展有着密切的关系，其作为固体力学的一个独立的分支已经有了一百多年的历史。主要以薄壁结构和实体结构为研究对象。在土木工程领域中，建筑物能够通过有效的弹性可以抵消部分晃动，从而减少在地震中房屋倒塌的现象；对于水坝结构来说，弹性变化同样具有曲线形，适合不断变化的水坝内部的压力，还有大型跨顶建筑、斜拉桥等等。土力学土力学是研究土的基本力学性质和建筑工程长期稳定性的一门学科，内容上包括土在经历作用下应力-应变或应力-应变-时间光系，强度理论，稳定性问题及应力波在土中的传播规律等方面的研究。土力学是土木工程的基础。对地基的设计、施工、及对建筑的抗震性能具有相当重要的作用。对土木工程的发展起着去足轻重的作用。它主要研究土体的地质特性及其在工程活动影响下的应力、变形、强度和稳定性。随着人口不断密集，人类活动的范围日益狭小，现代工程建设不得不向高（高层建筑）、深（地下工程）、远（高速公路）的方向发展。同时通过对不良场地土体的改善进行工程建设，可以充分地利用日益紧缺的土地资源。因此土质土力学在现代土木工程建设事业中发挥着举足轻重的作用。个人感想我一开始就知道土木工程专业与力学的关系密切，但是在准备小论文的查阅资料的过程中，我对此有了更深的看法。一个从事土建行业的人，要是力学学得不过关，其后果是难以想象的。就拿桥梁工程来说，因为工程师疏忽而导致的桥梁坍塌事故也绝不在少数。比较有名的如位于加拿大的圣劳伦斯河之上魁北克大桥，在设计之初其设计师库帕为节省建造桥墩基础的成本忘乎所以地把大桥的主跨由490米延伸至550米，最终导致了1907年和1916年的两起事故的发生。并且，随着土木工程领域的不断发展，力学对于土木工程师来说变得愈发重要。特别是随着建筑物不断向高出发展以及台北101大楼、迪拜塔的建成，土木工程领域对于力学的需求也不断提高。我想在目前土木工程领域所面临的挑战中，力学研究一定是一个非常重要的部分。作为一个土木工程专业的大一新生，在今后的日子里我也一定会努力好好学习力学，学习物理，为自己的专业学习打下坚实的基础！