論力學在橋梁設計中的應用
力學理論在橋梁的整個設計和具體的施工中都是起到關鍵作用的，以下是小編搜集整理的一篇探究力學在橋梁設計中應用分析的論文范文，供大家閱讀參考。
【摘要】在人類發展的漫長歲月中，橋梁是一種社會進步的標志。縱觀歷史，在全世界的橋梁設計和發展過程中，我們可以總結出橋梁的設計水平與很多因素有關。這其中包括社會生產力的發展水平，當時的工業水準，建設的施工技術，數學理論、力學研究的成果，計算技術的進步等。在這所有的影響因素中，有一個特別值得我們關注，就是力學的應用。可以說，力學在橋梁的設計中起到核心的作用，在l9和20世紀表現得尤為明顯，由于力學理論及應用研究的發展，橋梁建設有了質的飛躍。本文主要就是論述力學在橋梁設計中的應用，在分析應用的基礎上，進一步闡釋未來的發展趨勢。
【關鍵詞】力學;橋梁設計;發展趨勢
前言
科學技術的發展和進步在人類的歷史上總是起到關鍵的作用，這里我們想要談的領域是建筑中橋梁設計和自然科學中力學研究成果的關系。在人類的橋梁設計歷史上，人們一直在不斷探索和嘗試新的設計方案，這些方案的實施和實際運用總是建立在一定的理論基礎之上，而這個理論基礎，或者說是理論依據就是力學的支持，橋梁設計者們運用力學的進步與發展，通過具體的理論分析來設計出安全可靠的橋梁施工方案。這里，我們要探討的就是力學理論在橋梁設計中的具體運用，同時分析在未來力學會為其帶來的哪些更多的幫助。
一、力學在橋梁設計中的應用分析
(一)力學在橋梁設計中的應用歷史及取得的成就
在l8世紀以前，科學技術水平有限，那時的橋梁設計者們對力學的很多原理是不太了解的，但是，在實際的設計和建設中已經不自覺地在運用力學的知識了。例如，人們總結出土、石、磚、木等材料抗壓性較好。我們所熟知的趙州橋的建設就是充分利用了土、石等材料的優點，一方面又減輕了橋身的重量，同時節約了材料，并且且便于排洪，可以說，它是世界古代橋梁的一個重大成就，以我們今天的角度來分析，趙州橋的建設充分發揮了材料力學的知識和原理。
18世紀前后，生鐵開始被人們運用在了橋梁的建設上，之所以使用生鐵，是因為人們意識到生鐵的耐用性要強于土、石，但是，由于人們對材料本身的力學原理不是很清楚，所以運用上就出現了很多技術問題，但是，這終究還是一種進步。
19世紀中葉，歐洲社會進入了工業化的發展道路，工業的發展和進步徹底改變了西方社會的文明，在這段時間里，牛頓力學的出現和發展、微積分理論的研究都為力學在建筑中的運用提供了很大的幫助，橋梁的設計當然也包括在內。
20世紀初期，歐洲的工業已經發展到了較高的水平，這時，力學研究的進步及相關學科的發展也已經達到了較高的水平。此時，出現了一些新的材料，高強度鋼材、鋼筋混凝土，預應力混凝土等，這些材料的出現可以說是橋梁設計建設中的一次重大飛躍，也充分說明了力學的研究成果在橋梁上的應用。初等材料力學和結構力學的研究成果使得跨越能力較強的懸索橋、斜拉橋開始被設計出來典型的例子如美國紐約華盛頓橋，舊金山金門大橋等。
20世紀后期，計算機技術的進步在建筑中發揮了重要作用，計算機的應用可以使橋梁設計中的復雜力學計算變得相當容易，一些計算量大的模型如果靠人工來完成那幾乎是不可能的，但是借助計算機就可以輕易完成，在力學計算與分析的前提下，人們還可以利用計算機進行與橋梁有關的輔助設計，這樣的好處就是提高了設計的效率和準確性。
通過以上的分析可以知道，橋梁設計在20世紀得到了較高水平的發展，這樣的發展受到多種因素的影響，但是，力學理論的因素是關鍵的作用，所以，有必要總結一下力學理論在橋梁設計中的應用。
(二)力學理論在橋梁設計中的應用總結
1.材料力學的發展作用巨大。他的作用主要是使橋梁建設中材料的使用更加合理科學，在運用材料力學的過程中，人們通過長期的總結也可以開發出許多新型的材料，這些材料可以進一步在建筑中發揮巨大的作用。
2.預應力思想的出現。這對于橋梁的設計也是有極大作用的。它的作用主要體現在使橋梁恒載不斷降低，跨度卻在不斷增加，這樣一來，設計出來的橋梁外形會更加好看，更具和諧性。
3.高速計算機的運用。計算機的運用主要體現在設計的復雜計算上。在橋梁的設計中，肯定會有很多復雜的力學分析和計算，通過計算機的運用，使得這樣的復雜計算變得十分容易，同時，也極大地節約了橋梁設計的時間。
4.在橋梁的設計過程中，會有很多的帶有挑戰性的工程力學問題被提出來，要想解決這些復雜的問題，只依靠力學是不夠的，要借助于多學科的交叉運用。正是力學的這種交叉滲透成為了現代橋梁設計的基礎和核心，對現代橋梁的設計起到了核心的作用。
二、力學在橋梁設計中應用的發展趨勢
(一)從力學機理的角度來研究，多學科的交叉是一個重要的方面，在此基礎上，新型的、高強、甚至超高強工程材料的研究是一個核心的環節，在實際的設計過程中，結構理論的研究上，更符臺實際狀態的力學分析方法是及其重要的，只有這樣，材料潛在的承載力才能過發揮出來。
(二)在運用力學進行大跨度橋梁設計的過程中，橋梁風致振動的物理特性和幾何非線性動力學原理是值得我們去深入研究的，要充分運用風洞試驗模擬，在此基礎上，綜合空氣動力學和物理，幾何非線性的研究來為橋梁的設計服務。2l世紀，力學理論和計算機都在飛速發展，在這樣的情況下，橋梁的設計工藝和水準肯定會有很大的發展和進步，而且這種進步是建立在充分利用力學的基礎之上的。
(三)計算機技術突飛猛進，橋梁輔助系統將發揮重要的作用。它在力學結構分析、工程制圖、工程概預算數據庫上都將是必不可少的。現如今，互聯網技術無論在硬件還是軟件上的發展都是驚人的，這樣的發展趨勢也將從根本上解決橋梁設計中的很多問題，同時互聯網還有一個好處就是可以實現資源和設計理念的共享，這也為橋梁的設計工作者們提供了巨大的幫助。
(四)橋梁施工控制技術在橋梁設計中將發揮重要作用。固體力學的基礎理論和數據資料的運用是關鍵環節，在計算方法和數值仿真技術的研究基礎上，無損檢測的理論及使用技術得到了發展，對破舊的的橋梁，可以提供準確可靠的評估報告。在設計過程中，一方面，通過控制技術，可以使得橋梁的設計中的誤差盡可能的小，減小了誤差，不僅可以使橋梁的安全性增加，同時，也節約了成本;另一方面，控制技術的運用可以節約時間成本和人力成本，本來通過大量的人力，需要耗費大量的時間才能完成的設計任務這時就變得非常輕松。
(五)在超級跨海大橋的研究中，進一步研究其中存在的力學難題，通過研究為特大型的橋梁結構設計提供施工和技術上的理論知識和保證。
可以預測的是，在現代力學理論的基礎上，未來的橋梁建筑領域必定會出現越來越大的設計既美觀又實用的橋梁。
結論
通過以上的分析我們知道了力學理論在橋梁設計中的作用，在橋梁的整個設計和具體的施工中都是起到關鍵作用的。在橋梁的設計思路上，力學的運用可以為橋梁的設計提供保障，保證橋梁設計方案的可行性，這樣也就保證了其安全性和耐用性。在未來，我們相信，橋梁設計會更加依賴于力學理論，當然，自然科學是不斷在進步的，力學的研究水平也將越來越高，橋梁設計的水平也必將越來越高。
參考文獻
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