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

李晨

身份证号码： 45021119881204****

摘要：希望能够通过对土木工程分析的施工力学与时变力学基础进行深入研究，来有效提升土木工程的施工品质，确保土木工程的施工安全。下文我们就针对施工力学与时变力学基础两个板块的内容展开具体讨论，将其与土木工程的关联剖析出来。

关键词：土木工程分析；施工力学；时变力学

引言

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.关于土木工程分析中施工力学的主要内容

1.1土木工程的施工安全程度提升

由于土木工程的施工周期相对较长，在施工过程中难免会存在潜在的安全隐患或者明显的安全风险，最常见的现象就是工程的地基发生整体性的沉降。鉴于此种情况，土木工程在规划设计之初，就必须周到考虑施工地域的具体情况，尽可能预判出工程设计不合理的方面，以便做出隐患消除和风险管理。我国东北地域的土壤容易受天气因素影响形成冻土层，所以土木工程在施工过程中必须对地基进行防护加固，防止后期由于冻土层受热融化而导致地基的松动与塌陷。而我国西南地域的土壤容易受自然因素影响，也就是地下水的渗透而导致土壤结构不稳定，所以土木工程施工过程中必须重视排水系统的建设，防止后期由于地下水渗透流动而导致地基松动与塌陷。总之，土木工程的施工过程中可能会隐藏着不同程度的隐患，或者表现着不同程度的风险，必须根据具体的因素特征去预先做出判断，并采取合理有效的措施去消除隐患和规避风险，以此来提升土木工程施工的安全程度。

1.2土木工程的施工重量负荷的变化

土木工程的施工过程不可能完全按照规划设计方案进行，一定具有动态性的变化，施工重量负荷的变化就是较为明显的表现。施工材料的不断应用和逐渐叠加，最直观的体现就是土木工程的施工高度在上升，工程的重量负荷也会随之大幅增加。此外土木工程施工中建筑的结构会发生一定程度的形变，致使工程的重量负荷分布被强行改变，或多或少会导致工程受力不均。记录并分析施工重量负荷的变化趋势，是土木工程施工力学的核心应用方向，根据具体重量负荷情况去适当调节工程结构，让整个建筑工程的负荷能够均匀分布并且合理受力，确保施工安全和提升施工品质。

1.3土木工程的施工材料性能表现

土木工程的施工过程中会应用和涉及到各种材料，材料的物理性能会在建筑结构的应用中表现出与自身属性的差异，这当然属于正常现象，可能是由于土木工程设计规划不合理导致，或者是由于环境因素和自然因素等作用影响。假设土木工程建筑的主体结构的应用年限可达到几十年，但不可避免会遭受地质灾害的创击，建筑主体结构产生裂缝是非常普遍的现象，一旦遇到阴雨雷电天气就有可能发生渗水问题，久而久之造成建筑材料的腐蚀，或者其他形式的属性变化以及性能削弱，最终影响到建筑结构的稳定性。

2.关于土木工程分析中时变力学基础内容

土木工程分析中包含的时变力学效应大致划分为两种：首先是时间效应，主要是改变同一土木工程主体的施工方案，使得作用于建筑结构的方式发生转变，导致工程最终的状态呈现存在差异。而表征建筑材料性能变化的因素为时间，所以称为土木工程分析中时变力学基础的时间效应。其次是路径效应，主要是应用不同方式的施工手段，达到施工过程与施工力学预判的不同，导致程最终的状态呈现存在差异。而表征建筑材料性能变化的因素为路径，所以称为土木工程分析中时变力学基础的路径效应。

2.1时变力学基础的物性相关内容

材料的性能在土木工程施工过程中不可能维持稳定不变性，而材料性能的变化隶属时变力学基础的物性相关内容。混凝土材料的应用是土木工程施工必不可少的环节，而混凝土的性能在建筑设计实施结束的一段时间后，会有明显的物理性质变化，所以包含在物性研究范畴内。值得注意的是，不能将时间函数与物性时变力学基础混淆，一旦涉及到时间函数，需要应用力学方程式进行分析计算。

2.2时变力学基础的线弹性相关内容

如果土木工程施工过程中大量应用到有线弹性的建筑材料，并且这些建筑材料不具备热效应，那么施工的单个循环周期与系统自动循环周期之间的落差就会拉大。这时候就需要忽略惯性影响，单纯考虑静力学的作用效果，这种情形下对土木工程展开的分析称之为线弹性时变力学。绝大多数时候，会应用空间变量方程对工程施工展开分析计算，这是由于建筑材料的物理性能以及涵盖的范畴会在时间的延长下发生可见波动，造就具体施工过程需要严格考虑时间变量的影响。

2.3时变力学基础的粘弹性相关内容

建筑材料的类型多样性和性能多变性是不可完全控制的，所以土木工程的实施不可避免会遭遇时间变化下的材料性能变动，建筑材料这种在时间因素影响下发生变动的属性成为流变性，将其归纳为时变力学基础中的粘弹性相关内容。时间函数的波动、物理参数的变动、几何范围的扩增，各因素耦合的结果为具体的变化趋势，所以最好在土木工程实施之初就将时间参数与空间参数都量化为方程式组合的形式。

2.4时变力学基础的非线性相关内容

土木工程施工所涉及到的建筑材料不一定都会按照线性规律进行变化，这种非线性的变化就自然归类到时变力学基础的非线性相关内容。一般来说混凝土材料和岩石结构的施工变化都属于非线性状态，土木工程打地基的过程中，应该应用粘弹性时变力学的相关内容去对建筑材料进行分析管理，此外还可以有效应用积分转化达到材料分析管理的目标。因为建筑材料的波动不完全按照线性变化，所以作用因素肯定是错综复杂的，其中包含建筑材料的具体应用操作方式、建筑材料自身的物理性质、建筑材料涉及的几何范畴等。对于非线性变化来说，采用时变力学分析的结果与以往的系统分析是有明显差异的。非线性具体体现在材料的物理性能非线性变化、材料的几何范畴非线性变化、材料的边界划分非线性变化等。针对时变力学基础的非线性相关内容，可以应用微分方程进行分析计算。

结束语

土木工程分析会涉及到大量的施工力学与时变力学基础内容，这是由于其可以有效达成优化施工方案的目的，确保土木工程的施工安全，并在此基础上提升土木工程的施工品质。关于土木工程分析中施工力学的主要内容包括：土木工程的施工安全程度提升、土木工程的施工重量负荷的变化、土木工程的施工材料性能表现等。关于土木工程分析中时变力学基础内容包括：物性相关内容、线弹性相关内容、粘弹性相关内容、非线性相关内容等。希望通过对土木工程进行具体的施工力学与时变力学基础分析，来提升工程品质和确保工程安全。

参考文献

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