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[摘 要]通过力学模型分析，并对土木工程设计施工中如何选择材料进行分析说明，提出提高土木工程安全性与耐久性的方法； 运用所学的材料力学知识对相关示例进行分析，说明材料力学在土木工程中的重要性。
[关键字]力学分析 土木工程 应用
中图分类号：G711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0374-01
土木工程是国家经济建设与民生发展的支柱，水工建筑物的安全性与稳定性更是大家关注的问题，其强度是否合格，安全性是否有保障，如何选取更好的材料进行建设，等等，这些都是必须解决的问题。材料力学中的相关知识与理论则为解决这些问题提供了很好的工具与方法，尤其是在建筑材料的选择以及水工建筑物的应力分析方面有着突出的应用。
1、混凝土的变形
混凝土是现代土木工程上应用最广、用量极大的建筑材料，其具有较高的强度及耐久性，但也存在抗拉强度低，在温度、湿度变化的影响下，容易产生裂缝等缺点；因此，研究混凝土的变形条件对保证土木工程的安全性具有重要的意义。混凝土中一点总应变主要包含了两个重要部分：第一部分是外力以及内部约束力作用而导致的应变，这也是应力应变；另一部分则是自由体积变形导致的应变，这种应变被称为自由体积应变或者非应力应变。自由体积变形本身不受到外力作用的影响，其是由于湿度温度发生变化以及收到水泥水化作用的影响而出现的变形，其包含了混凝土的干缩变形、自生体积变形和自由温度变形三种。
1.1混凝土自生体积变形
在绝湿以及恒温的情况下，由于胶凝材料受到水化作用的影响而导致混凝土体积变形便是自生体积变形。其和水泥的用量。品种和掺用混合料有着直接关系。膨胀性自生体积变形在混凝土结构降温时的拉应力，能够有一定补偿作用。在宏观方面，自生体积变形是均匀的，所以，对于内外温差导致的温度应力并不具备补偿作用，仅仅对外部约束作用而导致的温度应力有一定补偿作用。
1.2混凝土的干湿变形
若是混凝土失去了水分，那么会出现收缩，若是吸入水分，那么便会膨胀，由于湿度而导致的体积变化便是干湿变形。混凝土内部温度状态会给其环境温度以及导湿性能再次很大的影响。
1.3混凝土的自由温度变形
在无约束条件下，单纯由温度变化引起的变形称为自由温度变形，由于膨胀系数是直接影响温度应力数值的，因此对于混凝土温度应力而言，它是一个重要的参数。
1.4混凝土的弹性变形和徐变
理想弹性体在单向受力条件下，其应力和应变之间服从虎克定律：σ=Eε（2）式中E为弹性模量。按照上式，当应力保持不变时，应变也保持不变，但实际情况并非如此。试验资料表明，当应力保持不变时，混凝土的应变将随着时间而有所增加，这种现象称为混凝土的徐变。
2、预应力混凝土
预应力混凝土结构指的是在结构承受相关负荷前，预先对其进行压力的施加，让其在外荷作用过程中收到拉区混凝土内从而产生压应力，并利用压应力抵消或者减小外荷载而出现的拉应力，确保结构在使用时不会出现裂缝，或者延缓裂缝的出现。
3、建筑构件的构造设计
材料力学以固体为研究对象，主要研究构件在拉压、剪切、扭转、弯曲基本外力作用下材料的力学性能。不同的固体材料在拉压、剪切、扭转、弯曲作用下，均呈现出不同的力学性能。根据不同的力学性能去选择适宜的构件材料，对主体承重材料的选择尤其重要。选择承受拉压力的构件材料，特别是需要全面的考虑到构件内部因为拉压存在而导致的反向应力，钢材由于其抗拉压的能力接近，是较理想的现代建筑材料；砖石本身的抗拉应力要比抗压能力小很多，所以，人们在相当长的时间中一直选择砖石作为基础或者墙体的材料；混凝土本身属于脆性的材料，仅仅能够抗压，而将钢筋加入进去成为钢筋混凝土，才逐步的广泛用于现代建筑中去；牧草本身也属于传统建筑材料的一种，木材的纤维是沿着树木纵向平衡排列的，所以其抗拉压性能比较出色，中国几千年都将其作为房屋的梁柱构架。综上可见，各种单一的材料均呈现出抗拉压的优缺点，现代建筑材料的开发就是将不同性能的材料复合作用在一起，使复合材料不但力学性能比较出色，物理以及化学性能也比较出色，这也是研究符合材料力学中的重要任务。
构件出现弯曲变形的情况下，也会导致拉压应力的出现，所以在选择弯曲构件时必须全面的考虑到其抗拉压性能。在受到扭曲变形以及剪切时，构件的横截面都会出现剪应力，但是这两种剪应力无论是产生还是分布都存在很大区别。由于受到剪应力的作用，构件断面不但可能会出现相对的错动，并且构件表现局部还会受到应压力作用，断面上的剪应力和拉压应力对于这些工作时的建筑构件都会产生较大的扭转变形，从而导致构件强度与刚度的减弱。因此在建筑设计时，尽可能避免或减少扭转变形的出现。
建筑构件的设计，根据构件的受力情况进行适宜的材料选择，不仅能充分发挥材料的力学性能，而且经济、合理。建筑物因自重、温度风力、雨雪、地震等自然因素的影响，其组成的构件均会产生不同程度的受力变形，变形过大将导致建筑物失效，控制建筑物的变形就是控制建筑构件的变形。就理论而言，构件尺寸越大那么其刚度也会越大，并且不容易出现变形，但是若是其尺寸太大，那么不但不经济，也会给建筑的空间和形体造成很大影响。所以空间力学研究时必须将二者结合在一起。构件在拉压、剪切、扭转、弯曲外力的作用下，产生内部的正应力和剪应力，材料力学的应力计算均涉及到构件截面尺寸的参数，因此，应合理选取截面形状，尽可能增大横截面的弯曲截面系数W与其面积A之比值，使横截面面积分布在距中性轴较远的地方；选用较大Wz的材料，以提高构件的强度与刚度，增加耐用性。
4、结语
土木工程项目有其特殊性与重要性，事关国計民生，利国利民，因此，土木工程的安全性更应引起重视。随着科学技术的发展以及力学领域研究的不断深入，未来将会建设出更加安全、可靠、高性能的土木工程，加速经济发展。
参考文献
[1]袁沁琳. 新形势下力学在土木工程中的应用分析[J]. 科技风，2017（23）：97-97.
[2]李振浩. 浅谈力学在土木工程中的应用与发展[J]. 科技资讯，2015，13（32）：56-57.
[3]谷峰. 力学在土木工程中的应用[J]. 科研，2016（12）：00035-00035.
[4]曲辰昊. 浅析力学在土木工程有何应用[J]. 工程技术：全文版：00331-00331.
[关键字]力学分析 土木工程 应用
中图分类号：G711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0374-01
土木工程是国家经济建设与民生发展的支柱，水工建筑物的安全性与稳定性更是大家关注的问题，其强度是否合格，安全性是否有保障，如何选取更好的材料进行建设，等等，这些都是必须解决的问题。材料力学中的相关知识与理论则为解决这些问题提供了很好的工具与方法，尤其是在建筑材料的选择以及水工建筑物的应力分析方面有着突出的应用。
1、混凝土的变形
混凝土是现代土木工程上应用最广、用量极大的建筑材料，其具有较高的强度及耐久性，但也存在抗拉强度低，在温度、湿度变化的影响下，容易产生裂缝等缺点；因此，研究混凝土的变形条件对保证土木工程的安全性具有重要的意义。混凝土中一点总应变主要包含了两个重要部分：第一部分是外力以及内部约束力作用而导致的应变，这也是应力应变；另一部分则是自由体积变形导致的应变，这种应变被称为自由体积应变或者非应力应变。自由体积变形本身不受到外力作用的影响，其是由于湿度温度发生变化以及收到水泥水化作用的影响而出现的变形，其包含了混凝土的干缩变形、自生体积变形和自由温度变形三种。
1.1混凝土自生体积变形
在绝湿以及恒温的情况下，由于胶凝材料受到水化作用的影响而导致混凝土体积变形便是自生体积变形。其和水泥的用量。品种和掺用混合料有着直接关系。膨胀性自生体积变形在混凝土结构降温时的拉应力，能够有一定补偿作用。在宏观方面，自生体积变形是均匀的，所以，对于内外温差导致的温度应力并不具备补偿作用，仅仅对外部约束作用而导致的温度应力有一定补偿作用。
1.2混凝土的干湿变形
若是混凝土失去了水分，那么会出现收缩，若是吸入水分，那么便会膨胀，由于湿度而导致的体积变化便是干湿变形。混凝土内部温度状态会给其环境温度以及导湿性能再次很大的影响。
1.3混凝土的自由温度变形
在无约束条件下，单纯由温度变化引起的变形称为自由温度变形，由于膨胀系数是直接影响温度应力数值的，因此对于混凝土温度应力而言，它是一个重要的参数。
1.4混凝土的弹性变形和徐变
理想弹性体在单向受力条件下，其应力和应变之间服从虎克定律：σ=Eε（2）式中E为弹性模量。按照上式，当应力保持不变时，应变也保持不变，但实际情况并非如此。试验资料表明，当应力保持不变时，混凝土的应变将随着时间而有所增加，这种现象称为混凝土的徐变。
2、预应力混凝土
预应力混凝土结构指的是在结构承受相关负荷前，预先对其进行压力的施加，让其在外荷作用过程中收到拉区混凝土内从而产生压应力，并利用压应力抵消或者减小外荷载而出现的拉应力，确保结构在使用时不会出现裂缝，或者延缓裂缝的出现。
3、建筑构件的构造设计
材料力学以固体为研究对象，主要研究构件在拉压、剪切、扭转、弯曲基本外力作用下材料的力学性能。不同的固体材料在拉压、剪切、扭转、弯曲作用下，均呈现出不同的力学性能。根据不同的力学性能去选择适宜的构件材料，对主体承重材料的选择尤其重要。选择承受拉压力的构件材料，特别是需要全面的考虑到构件内部因为拉压存在而导致的反向应力，钢材由于其抗拉压的能力接近，是较理想的现代建筑材料；砖石本身的抗拉应力要比抗压能力小很多，所以，人们在相当长的时间中一直选择砖石作为基础或者墙体的材料；混凝土本身属于脆性的材料，仅仅能够抗压，而将钢筋加入进去成为钢筋混凝土，才逐步的广泛用于现代建筑中去；牧草本身也属于传统建筑材料的一种，木材的纤维是沿着树木纵向平衡排列的，所以其抗拉压性能比较出色，中国几千年都将其作为房屋的梁柱构架。综上可见，各种单一的材料均呈现出抗拉压的优缺点，现代建筑材料的开发就是将不同性能的材料复合作用在一起，使复合材料不但力学性能比较出色，物理以及化学性能也比较出色，这也是研究符合材料力学中的重要任务。
构件出现弯曲变形的情况下，也会导致拉压应力的出现，所以在选择弯曲构件时必须全面的考虑到其抗拉压性能。在受到扭曲变形以及剪切时，构件的横截面都会出现剪应力，但是这两种剪应力无论是产生还是分布都存在很大区别。由于受到剪应力的作用，构件断面不但可能会出现相对的错动，并且构件表现局部还会受到应压力作用，断面上的剪应力和拉压应力对于这些工作时的建筑构件都会产生较大的扭转变形，从而导致构件强度与刚度的减弱。因此在建筑设计时，尽可能避免或减少扭转变形的出现。
建筑构件的设计，根据构件的受力情况进行适宜的材料选择，不仅能充分发挥材料的力学性能，而且经济、合理。建筑物因自重、温度风力、雨雪、地震等自然因素的影响，其组成的构件均会产生不同程度的受力变形，变形过大将导致建筑物失效，控制建筑物的变形就是控制建筑构件的变形。就理论而言，构件尺寸越大那么其刚度也会越大，并且不容易出现变形，但是若是其尺寸太大，那么不但不经济，也会给建筑的空间和形体造成很大影响。所以空间力学研究时必须将二者结合在一起。构件在拉压、剪切、扭转、弯曲外力的作用下，产生内部的正应力和剪应力，材料力学的应力计算均涉及到构件截面尺寸的参数，因此，应合理选取截面形状，尽可能增大横截面的弯曲截面系数W与其面积A之比值，使横截面面积分布在距中性轴较远的地方；选用较大Wz的材料，以提高构件的强度与刚度，增加耐用性。
4、结语
土木工程项目有其特殊性与重要性，事关国計民生，利国利民，因此，土木工程的安全性更应引起重视。随着科学技术的发展以及力学领域研究的不断深入，未来将会建设出更加安全、可靠、高性能的土木工程，加速经济发展。
参考文献
[1]袁沁琳. 新形势下力学在土木工程中的应用分析[J]. 科技风，2017（23）：97-97.
[2]李振浩. 浅谈力学在土木工程中的应用与发展[J]. 科技资讯，2015，13（32）：56-57.
[3]谷峰. 力学在土木工程中的应用[J]. 科研，2016（12）：00035-00035.
[4]曲辰昊. 浅析力学在土木工程有何应用[J]. 工程技术：全文版：00331-00331.