土木工程分析的施工力学与时变力学基础

土木工程分析的施工力学与时变力学基础

涂其

涂其

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摘要：本文简单介绍了土木工程施工力学主要内容，针对土木工程分析的施工力学与时变力学基础展开了深入的研究分析。结合本次研究，发表了一些自己的建议看法，希望可以对土木工程分析起到一定的参考和帮助，提高土木工程施工安全性，取得理想的建设效果。

关键词：土木工程分析；施工力学；时变力学

随着我国城市化进程的不断加快，土工工程建设项目迅猛发展，在扩大土木工程建设规模的同时土木工程建设复杂性有了明显提高，施工中各类安全事故越来越多。施工安全事故的出现主要是因为工程项目施工中未能对施工中各项风险事件有充分分析考虑，土木工程施工中安全隐患很难实现全面有效预防，不仅为土木工程建设单位带来巨大经济损失，甚至会严重威胁施工人员生命健康安全。土木工程施工力学和时变力学的出现能够很大程度上提高土木工程分析科学化和规范化水平，使土木工程施工安全性得到有效保证，本文就此展开了研究分析。

1.土木工程施工力学主要内容

1.1工程安全度

土工工程项目建设周期长，工程项目建设过程中容易有各类风险情况出现，包含地基沉降等，因此，工程项目前期规划阶段需要与当地实际情况相结合，全面、系统性分析可能出现的各类安全隐患，比如说在东北地区，需要对地基施工中冻土层因素有充分考虑，采取针对性的地基处理和加固措施，避免之火冻土层冻融对整个工程项目安全性的影响。在西南软土质地区，需要对地下水在地基方面的侵蚀有充分考虑，提前做好相应的排水和防水工作。土木工程项目建设中工程安全的影响因素有着随机性和多样性特点，提前制定针对性的防范措施，实现对安全风险的有效预防。

1.2施工重力荷载变化

土木工程项目建设有着动态性特点，工程项目建设过程中重力荷载变化较为明显，一方面，随着钢筋、混凝土等施工材料的增加，建筑自身高度不断升高；另一方面，土木工程项目建设过程中内部结构形状会出现一定的改变，原建筑结构重力荷载重新分配，对建筑结构受力均匀性有较大影响。施工力学在实际应用中主要是通过对工程构建承受重力荷载变化的分析，采取针对性的结构调整措施，最大限度减少荷载增加对整个建筑带来的影响。

1.3材料特性变化

土木工程建设中会使用到非常多材料，建筑使用过程中，材料的物理强度、刚度等属性会逐渐发生变化。另外，土木工程本身还会受到其他方面因素影响导致材料性能发生改变。比如某建筑钢筋主体框架使用年限为50年，受到地震等因素影响，建筑墙体出现细小裂缝，降雨天气雨水会顺着这些裂缝进入建筑内部，导致钢筋锈蚀，在降低钢筋强度的同时对整个钢筋框架使用寿命有严重影响，增大建筑后期使用过程中的安全隐患。

1.4对其他建筑物影响

任何建筑工程项目施工都需要先开挖地基、打孔灌注桩，在展开这些施工工序时，会一定程度上影响到施工区域周边建筑，具体包含有以下几种形式：第一，破坏地基结果，土木工程施工过程中，周边建筑物等会受到震动等作用出现不同程度破坏，比如说地基加固带裂缝等，因为地基工程隐蔽性高，危害影响很难在短时间表现出来，如果未及时发现并修复，在后期建设过程中将会有裂缝、倾斜等病害出现；第二，对地下管道影响，土木工程项目占地面积大，建设过程中可能会碰到地下管线，如果未采取针对性的防范措施将非常容易使管道受损，一般地下管线的布置较为复杂，地下水管道的破裂会延误工期，如果有石油、煤气管道破裂，不仅会延误工期，还会产生非常严重的经济损失和资源浪费，威胁施工人员生命健康。

2.土木工程分析的施工力学与时变力学基础

2.1力学效应

土木工程分析力学效应包含有时效和路效两种不同形式，其中时效主要是指相同建筑结构因为选择不同的施工方案，施工力学分析结果会出现一定的差异，力学状态也会有所区别，比如说材料的粘性、热传导等因为时间不同而不同；路效主要是指施工中因为选择不同施工方案，力学分析结果不同，施工力学路效的出现很大程度上受到材料几何性质因素影响。

2.2力学和数学基础

土木工程施工力学需要以时变力学为基础，随着时间的变化，施工力学分析对象会相应的发生变化。力学本身不断变化，会衍生出很多新的理论。很多理论的出现都是以分析对象随着时间的变化而变化为基础，力学原理内部参数不会发生改变，在科学技术发展过程中，部分原理已经无法满足实际需要，当前力学分析对象方面的研究主要集中在内部参数变化规律研究方面。当前很多工程项目、机械动力以及高新设备的分析都需要以时变力学为基础，时变力学分析主要包含有线弹性、物性、非线性等方面内容。其中线弹性时变力学主要是指工程项目施工中所使用的线弹材料不甚不具备热效应，受到物理和几何参数变化影响，可通过引入时间变量方式，获取时变力学方程，将解中参数用时间函数取代，或缺所需要的分析结果；物性时变力学主要是指随和时间的变化，部分建材物理性质会相应的发生变化，物性时变力学的分析以此为基础展开；非线性时变力学主要是针对岩土介质以及混凝土等有非线性特点材料，包含有几何非线性、便捷非线性以及物性非线性等方面内容。

当前土木工程分析中还需要充分利用数据知识，工程施工中包含有土木工程几何参数和物理参数方面分析内容，微积分方程式有着非常广泛的应用。

结束语

施工力学和时变力学分析在土木工程分析方面占有非常大比重，通过施工力学和时变力学分析，能够实现对设计方案的优化，提高整个工程项目施工安全性，取得理想的建设效果。未来土木力学分析还需要针对力学方面问题展开更加深入的研究分析，提高土木工程力学分析的规范化和科学化水平，为我国建筑行业的发展进步打下良好基础。

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