力学在土木工程中的应用探讨

刘宏杰 高艺

力学是人类在长期的实践和研究中发现并证实的， 具有极强的实用价值。建筑的发展与力学存在密不可分的联系， 土木工程中也广泛应用到力学知识， 随着现代土木工程的发展， 力学的应用更加深入和广泛， 同时迎来了新的发展。本文介绍了力学的基本内容， 并且对力学在土木工程中的应用和发展进行了探讨。

土木工程在人类的建筑史上有十分重要的意义， 而所有建筑的构造的基础是力学理论， 也是建筑施工中主要的影响因素。同时， 力学与工程也是相辅相成的，土木工程中技术应用的科学性离不开力学理论， 力学理论可以提高建筑施工质量与效率， 土木工程中遇到的难题也促使力学的发展，同时新的力学理论也不断被提出。

1 力学的基本内容

力学是属于物理学的一门学科， 同时也是一门独立的基础性学科。力学的主要研究对象是物体间的相互作用， 当一个物体受到力的作用时， 必然有另一物体在施加这种作用， 称为受力物体和施力物体， 力学主要内容是力的分解、合成与平衡。目前， 力主要有两种分类方法， 根据力的性质， 可以分为重力、摩擦力、电磁力等;根据力的效果， 可以分为压力， 支持力、阻力等。力学发展来源于生活， 力学的定理和规律是科学家在生活实践中发现并证实的， 因此， 在实际生活中， 我们可以应用力学的原理和方法来解决问题， 土木工程建设中， 力学就被广泛应用并发挥着重要作用。

2 力学在土木工程中的具体应用

2.1 压力在土木工程中的应用

土木工程施工的理论基础之一是压力，也是现代土木工程施工中关注的重点。土木工程施工过程中， 工程的材料、建设宽度、广度等都受物体最大承受压力水平的影响， 压力的有效运用可以很好的提高土木工程建筑的稳定性， 比如， 建筑施工中， 需要重点参考柱子的受压情况， 保证桥每个柱子具有足够的承载力。此外， 工程验收人员在进行质量检测时， 需要测量建筑中与承压相关的数据。因此， 压力不仅是土木工程中的检测指标，也是施工过程中的参考数据。

图1

2.2 摩擦力在土木工程中的应用

摩擦力在土木工程中十分的常见，而且应用十分的广泛，凡是两个接触的物体，只要有相对位移都会受到摩擦力，例如放在地面的箱子，要推动箱子，就必须克服箱子与地面的摩擦力，才能使箱子产生位移。基坑的重力式挡土墙在验算抗滑移稳定性时，就必须计算挡土墙地面与地面的摩擦力，而且摩擦力是保證重力式挡土墙抗滑移稳定性非常重要的一部分组成力。如下图所示。合理的利用摩擦力不仅可以有效的提高建筑物的安全性及稳定性，同时充分利用摩擦力的有效效果时，还可以节省工程材料，增加工程效益，降低工程的成本。

图2

2.3 重力在土木工程中的应用

任何物体都会受到重力，在考虑重力给工程应用带来的影响是，必须进行精心的设计与验算，例如吊装的时候，要考虑物体的重力，进而反算塔吊的起重力;在设计基坑支护的时候要考虑作用在基础上面由土体重力产生的土压力，如何设计选择最合理的基坑支护形式，就必须研究土体重力产生的土压力;在设计基础形式时，必须考虑上部重力传到地基土体的压力是否满足地基承载力特征值的要求等等都是重力在土木工程应用中的具体表现。合理的利用重力，可以使建筑物更加的稳定，同时节约成本支出。

3 力学在土木工程中的发展

力学的发展离不开应用，尤其是在土木工程中的应用，很多设计验算都必须保证受力平衡，并且满足稳定安全需求，因此土木工程的发展也伴随着力学的发展。

理论力学是所有力学中最基本的力学课程，也是一本基础学科，其主要的内容包括静力学、动力学及运动学，静力学主要研究的是静止的物体，在不受外力或者受到外力并保证平衡时候的受力特征;动力学是研究物体在运动时候的受力情况;而运动学是从物体的几何角度来研究物体在运动时候受到的力及运动状态。

材料力学主要研究的是材料在受到外力的时候发生的变形，进而产生的轴力，剪力，弯矩等，是分析和研究单独杆件在受力情况下的主要力学之一，在材料力学中假定所有的杆件材料都是均匀、连续、并且各个方向同性的，这样在分析计算的时候就可以做很多其他的基本假设，通过计算结果显示，这些假定基本能满足土木工程设计施工的需要。

4 结语

力学在土木工程中的是非常广泛的，土木工程中所有的物体都会受力，通过力学来教学分析计算，同时采用新的计算方法，新的设计理念，新的技术要求，可以使力学在土木工程中应用更加广泛，同时还可以不断提升土木工程的技术水平，保质保量的完成优质工程。

（作者单位：陕西铁路工程职业技术学院）