本站原创摘 要：随着我国社会经济的发展,土木工程建设项目不断增加,土木工程的规模也不断扩大的同时工程复杂性也日益增加,施工中的安全事故也呈现出上升趋势.在工程设计中未能充分考虑在具体施工中可能出现的各种状况,是导致施工安全事故的主要原因.施工力学和时变力学的提出,实现了土木工程分析的规范化和科学化,提高土木工程施工的安全性.
关 键 词：土木工程施工；施工力学；时变力学
一、土木工程分析中的施工力学
(一)力学和数学基础
在土木工程中,施工力学是以时变力学为基础的.因为在具体分析过程中,施工力学所分析的对象会随着时间的变化而变化.力学本身也是一个不断发展变化的学科,在这个过程中,还会衍生出许多新的理论.这些理论大多数都建立在分析对象会随着时间推移而变化的基础上,但是力学原理的内部参数却不会发生变化,也就是说其内部参数是恒定的.但是随着科学技术的发展进步,原有的一些理论已经逐渐无法满足需求,对力学分析对象的研究将越来越强调对内部参数变化规律的研究,时变力学在这样的背景下产生.在现代生产生活中,大型工程项目、高科技新型器件以及机械动力等的分析都是以时变力学为基础的.在现代化土木工程中,线弹性、物性、非线性等时变力学的分析是其时变力学分析的主要内容.
在现代化土木工程分析中,还需要借助数学方面的知识.在具体工程施工中,包括了对土木工程中的物理参数、几何参数等的分析,在分析过程中采用了微积分中的方程式,由此可见,在土木工程分析中,也包含了时变数学的内容.在土木工程分析中,时变数学的施工分析还有一些难题需要克服,因此在具体的工作中还应该要加强对相关问题的分析和探讨.
(二)土木工程施工分析中的力学效应
在土木工程分析中力学效应可以分为时效和路效两种.第一,时效.时效指的是同一个建筑结构,由于施工中所采用的方案不同,其施工力学的分析结果也会有所不同,力学状态也会有所差别.比如,在土木工程施工中,建筑材料的粘性、建筑结构的热传导等因素都会因为时间的不同而有所差异,这就是产生施工力学的时效因素.第二,路效.路效指的是在具体工程施工中,因为施工方案的不同,施工结构和施工力学的分析结果也会有所区别,力学状态也不同.在具体的工程施工中,材料的几何性质等都是产生施工力学路效的原因.
二、土木工程分析中的时变力学
物性时变力学在土木工程施工中,部分建筑材料的物理性质会随着时间的变化而变化,对这部分建筑材料的施工分析就属于物性时变力学分析.比如,混凝土等建筑材料,在施工后一段时间内,其物理性质会发生一定的变化,那么其施工分析就是物性时变力学分析.在对这一类的时变力学分析中,应该要注意对时间函数的辨别,如果有时间函数那么就可以直接采用力学方程式进行计算.
线弹性时变力学在土木工程施工中,如果所采用的建筑材料具有线弹性和无热效应.在工程施工中,施工的周期远远长于系统的自振周期,那么在时变力学分析中,可以忽视惯性效应,采用静力学分析,在这种情况下对土木工程的施工分析就属于线弹性时变力学.在传统分析方法中,对这类问题的分析原本采用的是空间变量方程,但是现在由于物理参数和几何域会随时间的变化而变化,因此,在具体的分析和计算中引入了时间变量参数.
(四)非线性时变力学
在土木工程施工中,部分建筑施工材料具有非线性特征,那么对这类材料的施工分析就属于非线性时变力学分析.比如混凝土、岩土介质等都是具有非线性特点的材料,在其基坑开挖等施工中,可以采用粘弹性时变力学分析,也可以采用积分转换.在非线性时变力学计算中,最后计算出的值会受到来自多方面因素的影响,包括了加载过程、几何域、物理参数等.事实上,在非线性分析中,时变分析和传统分析方法所得的结果是不同的.
非线性包括了物理、边界和几何的非线性,而且这几种不同类型的非线性中又包含了诸多小的分类.在具体的计算过程中,可以采用变系数非线性偏微分方程式.
(五)时变动力学
三、结语
综上所述,施工力学和时变力学的分析是土木工程分析中的重要组成部分,做好施工力学和时变力学的分析,对优化设计方案,确保施工安全、提高工程质量都具有重要意义.随着我国建筑行业的不断发展,对土木工程的安全性将提出更高的要求,这就需要研究人员对相关力学问题展开进一步探讨,实现土木工程力学分析的科学化和规范化发展,谋求我国建筑行业更好地发展.