土木工程數(shù)值分析精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的土木工程數(shù)值分析主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞:土木工程;施工;邊坡支護

隨著國家綜合實力水平的提高，我國建筑業(yè)實現(xiàn)了飛速的發(fā)展，人們對工程質(zhì)量的要求也日益提高。工程質(zhì)量決定了人們生命財產(chǎn)的安全與否，因此，必須加強質(zhì)量監(jiān)管，保證工程質(zhì)量。在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的今天，土木工程的施工技術(shù)也出現(xiàn)了新的變革，為進一步保證施工質(zhì)量提供了相應(yīng)的技術(shù)支持和保障。建筑施工是一個復(fù)雜的過程，基坑作為該過程中最基礎(chǔ)、最重要的施工環(huán)節(jié)，決定了工程的質(zhì)量。因此，邊坡支護技術(shù)作為對基坑進行處理的核心技術(shù)，必須保證其在施工過程中作用的發(fā)揮，從而保障工程質(zhì)量。

1邊坡支護技術(shù)的常見類型

邊坡支護技術(shù)在土木施工過程中的應(yīng)用，可以有效的預(yù)防出現(xiàn)邊坡坍塌或土位偏移，成為確保施工質(zhì)量的重要技術(shù)支持。因此，在進行實際施工時，大部分的土木工程施工項目都加強了對邊坡支護的應(yīng)用?，F(xiàn)階段我國在土木工程施工的很多地方都用到了邊坡支護技術(shù)，常見的類型如下:(1)錨桿支護。它利用水泥土墻做為輔助支護，能夠穩(wěn)定邊坡的側(cè)向，進而提供充足的支護力，從而對高度低于6米的基坑都有廣泛的實用性，這種支護方式也因此被廣泛應(yīng)用。(2)開槽施工。在施工前，施工團隊要先根據(jù)邊坡支護的實際情況，在對基坑內(nèi)槽進行開挖，并以內(nèi)部支撐的方式形成邊坡的擋體，固定基坑內(nèi)槽的土體結(jié)構(gòu)，從而保證內(nèi)槽土體在結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定。(3)土釘支護，這種支護方式雖然擁有較高的穩(wěn)定性，但對應(yīng)用情況有較為特定的要求，該技術(shù)只能在水位不高的特性土質(zhì)內(nèi)進行，往往在基坑低于12米的工程內(nèi)較為常見。(4)逆作拱墻，施工人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場施工時基坑的實際情況，設(shè)計合適的拱墻支護，利用拱墻來進行支護。逆作拱墻根據(jù)實際施工情況，有全封和局部兩種，具體采用哪種方式應(yīng)按照具體情況加以應(yīng)用。

2邊坡支護技術(shù)在實際施工過程中的應(yīng)用

(1)地質(zhì)監(jiān)測。在土木工程的施工過程中開展地質(zhì)監(jiān)測工作，能有效的提高工程穩(wěn)定性，避免工程在日后出現(xiàn)變形甚至坍塌等問題，實現(xiàn)對不利于工程施工過程的地質(zhì)因素進行及時的整改和排出，從而保證邊坡支護施工在整個施工過程中作用的發(fā)揮。地質(zhì)監(jiān)測工作必須貫穿于施工的整個過程，通過對工程環(huán)境的地質(zhì)變化進行實時監(jiān)測，從而保證施工人員根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時做出對邊坡支護施工的調(diào)整安排。通過不斷的地質(zhì)檢測，可以有效的提高邊坡支護的質(zhì)量，發(fā)揮邊坡支護在工程中的作用。(2)開挖基坑。在土木工程基坑開挖的過程中，邊坡支護技術(shù)同樣發(fā)揮了重要的作用。由于在實際的施工過程中，原來的土質(zhì)條件被破壞，土質(zhì)變得松散、不牢固，從而極易發(fā)生塌陷，給基坑的開挖過程帶來困難，甚至出現(xiàn)在挖到一定程度后，原本已經(jīng)挖好的部分發(fā)生錯位、變形、塌毀等嚴重現(xiàn)象。因此，在基坑開挖之前，必須對實地土質(zhì)進行精確的觀察分析，同時在邊坡支護的過程中嚴格遵守分區(qū)的原則。在對基坑進行開挖時，應(yīng)及時對挖出的槽運用邊坡支護技術(shù)進行支護，支護工作完成后才可繼續(xù)開挖，從而預(yù)防以上情況的發(fā)生。同時，在挖掘到大約距邊坡支護結(jié)構(gòu)8m遠的時候，要改用分段的形式繼續(xù)開挖，分段的標準為25m，還可以采用跳躍挖坑的方法，大大提高效率。(3)邊坡支護方案的制定。由于不同的施工場地有著不同的施工要求，所以在進行土木工程施工之前，要進行必要的實地考察，結(jié)合具體實際做出準確的分析，根據(jù)得到的結(jié)果和結(jié)論制定嚴謹、合理、科學的邊坡支護方案，從而確保提高土木工程施工的穩(wěn)定性，提高施工的總體水平。以以某土木工程為例，相應(yīng)的支護技術(shù)方案形成過程有以下幾個步驟:①由于該工程采用土釘支護的方式，為了保障支護的強度達到工程標準，應(yīng)根據(jù)實際要求，在土釘支護的過程中，對土釘深度進行規(guī)范，并要求施工人員嚴格執(zhí)行，確保工程的穩(wěn)定性。②對成孔的位置和編號進行標記，便于邊坡支護時的識別工作。③設(shè)計拉拔試驗，該過程交由第三方完成，對土釘打入的效果進行檢查，確保土釘具備充足的強度。④對注槳的比例、外加劑的用量以及補槳工作進行明確細致的規(guī)定，保證工程質(zhì)量。(4)施工管理研究。在對邊坡支護技術(shù)進行應(yīng)用時，要做好對支護施工過程的管理工作，以保證工程施工的安全性和高效性。具體做法如下:①建筑企業(yè)內(nèi)部要組織對施工人員的技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，加強施工人員的自我保護意識，提高對工程施工操作流程的掌握，并對施工人員的施工行為進行嚴格的規(guī)范，杜絕違反施工規(guī)定的行為發(fā)生，進一步確保工程施工的安全。②對于引進的先進和專業(yè)機械設(shè)備，先要進行專業(yè)培訓(xùn)，不能急于投入生產(chǎn)，防止帶來潛在的安全隱患，保證施工人員持證上崗。從而使施工隊伍的整體素質(zhì)和能力得到提升。③在施工過程中，要加強安全管理監(jiān)督工作。相關(guān)部門通過采取審查督促、經(jīng)常性巡視和抽查等手段進行支護施工的安全管理，以便為工程施工提供安全保障。

3結(jié)語

綜上所述，在土木工程的施工過程中應(yīng)用邊坡支護技術(shù)，可以施工更加穩(wěn)定，保證施工質(zhì)量的提高。但要使邊坡支護技術(shù)真正的發(fā)揮作用，土木工程施工人員還要做好邊坡支護工作，制定有效的支護方案，并且做好基坑挖掘、地質(zhì)監(jiān)測和安全管理等各項工作，確保邊坡支護施工質(zhì)量，從而提升整個工程的建設(shè)質(zhì)量。

作者:馮陽陽 劉亞招 單位:

參考文獻

［1］趙瑩．芻議土木工程施工中的邊坡支護技術(shù)要點［J］．江西建材，2016，(24):75．

［2］朱文飛．分析土木工程施工中的邊坡支護技術(shù)［J］．低碳世界，2016(15):173－174．

［3］王懷理．土木工程邊坡支護技術(shù)探微［J］．建材與裝飾，2016(03):29－30．

［4］白紅紅．土木工程施工中的邊坡支護技術(shù)探討［J］．企業(yè)科技與發(fā)展，2015(17):57－58．

第2篇：土木工程數(shù)值分析范文

【關(guān)鍵詞】BIM；土木工程；知識體系

近年來，BIM技術(shù)引發(fā)熱烈的研究和討論，取得了較大成果，也存在一定不足，文章整理土木工程學習這一技術(shù)的理論體系，以此使得BIM技術(shù)的知識框架更為清晰，一方面有助于土木工程專業(yè)的教學活動開展，另一方面，也是為了學生能夠從中發(fā)現(xiàn)知識體系的漏洞并能夠深入研究，更好的應(yīng)用該技術(shù)，并能夠有所完善。

1BIM技術(shù)的背景及概念

二十世紀九十年代，CAD技術(shù)開始逐漸廣泛地應(yīng)用于工程規(guī)劃設(shè)計和施工之中，但是隨著信息的復(fù)雜化和信息交流的一體化趨勢的發(fā)展，CAD技術(shù)的弊端逐漸顯現(xiàn)，建立在幾何圖形交流上的數(shù)據(jù)交流方式已經(jīng)無法適應(yīng)時代需求，于是BIM技術(shù)便應(yīng)運而生。BIM技術(shù)就是通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫來為工程各項流程提供數(shù)據(jù)支持的信息共享資源，相對于CAD技術(shù)而言，BIM的統(tǒng)一化知識庫能夠容納幾何信息和非幾何信息，數(shù)據(jù)更加全面，能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交流，貫穿于工程規(guī)劃到實施完成的所有過程。并且，BIM知識庫中的數(shù)據(jù)具備即時性和連續(xù)性，即數(shù)據(jù)快速更新的同時能夠?qū)崿F(xiàn)前后數(shù)據(jù)的連接，數(shù)據(jù)具有參考價值且具有一致性。數(shù)據(jù)庫中資料以IFC格式為基礎(chǔ)，為不同階段的工作人員創(chuàng)設(shè)了一定的協(xié)作標準，使得交流更加便捷，而信息的修改以及綜整合等都能更加快捷而且便利地實現(xiàn)。

2BIM技術(shù)的理論知識體系

2.1BIM信息數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)信息模型的學習中，首先需要了解的是IFC格式的基本概念以及其空間架構(gòu)，其次是學習STEP的基礎(chǔ)知識，融會貫通之后，能夠以STEP的語言規(guī)范來講解IFC使用的語言，對二者的表達格式進行比較，并解析IFC的空間層次，總結(jié)其表達規(guī)則及符號意義?？偠灾?，數(shù)據(jù)信息模型中，主要是IFC格式的學習，以STEP的語言來學習IFC的語言，而后是空間層次，最后總結(jié)表達規(guī)則及符號意義，IFC的學習分為這三大板塊。IFC是BIM技術(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)交流體系中最為基礎(chǔ)的語言輸入和輸出形式，如果不能掌握，則土木工程專業(yè)便無法融會貫通地使用BIM技術(shù)，可以說，IFC是BIM的語言。

2.2協(xié)同工作技術(shù)

協(xié)同工作模塊的主要內(nèi)容是其概念、目標以及現(xiàn)今的發(fā)展情況，具體而言，首先學習協(xié)同技術(shù)的三個模式，初級、中級和高級，結(jié)合圖標進行學習，其次，介紹協(xié)同技術(shù)的多種類型，主要包括:狹義協(xié)同和廣義協(xié)同，前者指企業(yè)自身的協(xié)同工作，后者還包括企業(yè)外的協(xié)同工作，都需要做一定了解及區(qū)分，類型的學習中，主要的知識點是各類協(xié)同技術(shù)的概念、相同點以及區(qū)別都需要認真學習并熟練掌握。協(xié)同工作技術(shù)中的重點對象，或者是重點章節(jié)是協(xié)同工作技術(shù)在BIM技術(shù)中的應(yīng)用，即BIM技術(shù)如何應(yīng)用協(xié)同工作技術(shù)，實現(xiàn)協(xié)同工作，學習的內(nèi)容主要是應(yīng)用的方法，支持的原理以及存在的問題，這部分內(nèi)容較為復(fù)雜，與現(xiàn)實對接性強，需要大量圖示的理解，同時，也需要結(jié)合具體的案例進行細致的分析。

2.3數(shù)據(jù)信息集成

土木工程專業(yè)學生在學習BIM技術(shù)時，首先需要了解的是其背景及內(nèi)涵，也相當于BIM的理論概述，其次是具體的技術(shù)應(yīng)用，即數(shù)據(jù)模型、協(xié)同工作及信息集成。信息集成技術(shù)需要掌握的知識點包括概念、發(fā)展過程、集成方法以及模式。具體學習而言，首先對于數(shù)據(jù)信息集成是什么以及其在BIM技術(shù)中所起的作用展開，然后學習其發(fā)展過程，對于其具體的模式以及應(yīng)用方法和利弊衡量進行了解掌握，通過過程集成以及組織集成模式的細致分析系統(tǒng)學習信息集成模式的運行，聯(lián)系BIM技術(shù)的發(fā)展過程，詳述其信息累計過程。信息集成是BIM技術(shù)能夠創(chuàng)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的重要技術(shù)支撐，是容納大量數(shù)據(jù)并進行有效整合的關(guān)鍵，也是BIM技術(shù)能夠突破CID技術(shù)弊病的重要原因。

3土木工程中BIM的實踐知識體系

從實踐知識體系而言，可以從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑節(jié)能效果、建筑成本控制等多方面進行實例研究，使得理論學習與實踐接軌。BIM的知識體系從理論與實踐出發(fā)，將技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識和實踐應(yīng)用進行細致的分析講解，使得土木工程的學生對于該技術(shù)有了全方位細致而深入的了解。建筑結(jié)構(gòu)作用可以以水立方工程或者墨爾本的Eureka作為講解案例，BIM技術(shù)在這兩座建筑的設(shè)計中起到了至關(guān)重要的作用。施工管理中的BIM技術(shù)應(yīng)用可以以AR公司為例，同時，以此為例還能夠?qū)τ贐IM技術(shù)的節(jié)能、成本控制等進行分析，經(jīng)典的應(yīng)用案例在現(xiàn)今的世界各地已經(jīng)不少，其中既有效果突出的地方，也不乏缺陷漏洞，土木工程學生對該技術(shù)的學習不能止步于了解已有的知識更是要從實際中的不足出發(fā)進行探討，力求完善這一技術(shù)，這也是筆者將實踐納入知識體系中的原因。

4總結(jié)

希望筆者的研究能夠?qū)ν聊竟こ虒I(yè)的BIM教學活動有所幫助，促進專業(yè)學生的學習效率和學習深度，更為系統(tǒng)化的學習。

參考文獻

[1]崔建華,夏珊,丁克偉,陳東,劉運林.將BIM技術(shù)應(yīng)用于土木工程專業(yè)教學的探索[J].安徽建筑,2015(03):45-46．

第3篇：土木工程數(shù)值分析范文

【關(guān)鍵詞】CAD；土木設(shè)計；優(yōu)劣勢分析

中圖分類號：B819文獻標識碼： A

一、引言

計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，簡稱CAD），誕生于20世紀50年代，它是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力來進行工程的設(shè)計和分析的一種技術(shù)，它是綜合計算機技術(shù)和土木工程設(shè)計方法的一門新興學科，是與計算機軟硬件及工程設(shè)計方法的發(fā)展而發(fā)展起來的。它集成了計算機、圖形學、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)值分析等技術(shù)，隨著軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展及工程方法的更新?lián)Q代，CAD技術(shù)也日趨完善，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子、輕工、紡織、服裝、醫(yī)療、國防及工程設(shè)計等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，發(fā)揮了極大的經(jīng)濟技術(shù)效益。

二、CAD技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用范圍

(1)在土木工程的規(guī)劃中應(yīng)用CAD技術(shù)。在土木工程項目中，前期規(guī)劃對項目的發(fā)展來說具有十分重要的意義，受到很多原因的限制，比如環(huán)境因素、自然條件以及社會經(jīng)濟等各方面的原因。每一項前期規(guī)劃與工程項目的成功或失敗都有極大的關(guān)系。CAD技術(shù)應(yīng)用在土木工程的前期規(guī)劃中主要分成3種，首先是規(guī)劃土木工程項目信息的存儲系統(tǒng)以及查詢，比如說市政方面的信息以及地理方面的信息等，這種系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫的形式來進行規(guī)劃；其次是分析項目信息的系統(tǒng)，比如分析城市規(guī)劃的系統(tǒng)；最后是在土木工程中的制作系統(tǒng)及輔助項目進行規(guī)劃的系統(tǒng)，比如景觀園林規(guī)劃的系統(tǒng)。

(2)在土木工程的設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)。在土木工程的設(shè)計中一個土木建筑完整的設(shè)計程序主要有設(shè)計建筑物形狀的大小、選擇建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、繪制設(shè)計圖、計算建筑工程所需的材料、驗算與分析建筑工程的結(jié)構(gòu)等程序。早期在土木建筑工程的設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)是進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此在CAD應(yīng)用技術(shù)方面設(shè)計技術(shù)是比較完善的。例如在設(shè)計橋梁建筑的結(jié)構(gòu)時，先是通過CAD應(yīng)用技術(shù)進行設(shè)計橋梁的實體結(jié)構(gòu)，接著對橋梁受力及截面等情況進行分析，根據(jù)分析的具體情況正確的計算橋梁結(jié)構(gòu)的變形和受力，保證建筑工程的質(zhì)量。

三、CAD在土木設(shè)計圖中的優(yōu)勢

(1)繪圖勞動強度降低，圖紙保持清潔、美觀。傳統(tǒng)的手工繪圖法需要設(shè)計人員經(jīng)常性更換十幾種繪圖工具。一旦畫錯，就要在圖面上修修補補，破壞圖面的整潔性。而CAD制圖，只要配齊了電腦，安裝好繪圖軟件、打印機或繪圖儀，鼠標輕輕移動就可以完成心中設(shè)計的圖形。同時，軟件本身還可以提供UNDO限制防錯功能，讓工程設(shè)計師們制圖事倍功半。更有甚者，軟件還可以為每個設(shè)計人員的獨特的表達方式、思維模式和繪圖習慣，提供廣闊的空間，只要充分使用參數(shù)化繪圖工具就可達成。

(2)增強計算功能，提高精確度。土木工程設(shè)計不同于其他領(lǐng)域的設(shè)計，它需要正確無誤地計算出裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實際工程中，要先符合設(shè)計規(guī)范地對各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件如梁、板所承受的各種外部荷載，再根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定進行計算和調(diào)整，如果計算數(shù)值稍有偏差或參數(shù)取值不符合規(guī)范要求，便會造成設(shè)計出的產(chǎn)品不合設(shè)計規(guī)范、不經(jīng)濟，嚴重的還會造成人民生命、財產(chǎn)的巨大的損失。

(3)提高設(shè)計工作效率。土木設(shè)計過程一般經(jīng)過提條件、方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計。各工種之間的配合默契與否，條件與方案改變大小都直接影響著制圖的速度。傳統(tǒng)的手工制圖方式下，各階段各工種之間的不同設(shè)計成果要分時制作；在CAD制圖中，實現(xiàn)了各工種間的圖紙資料互換，即使方案有所調(diào)整，設(shè)計人員只需在原有的設(shè)計圖紙上加以調(diào)整，從而減少大量重復(fù)勞動，提高了工作效率。

四、在土木工程中應(yīng)用CAD技術(shù)的不足之處

在土木工程的施工、設(shè)計、規(guī)劃以及維護管理等方面應(yīng)用CAD技術(shù)，還是會存在著一些不足的地方，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

(1)CAD技術(shù)促使土木設(shè)計領(lǐng)域中人、財、物浪費加劇 。CAD技術(shù)需要相關(guān)的軟件，運轉(zhuǎn)速度較快的電腦以及熟練掌握電腦的設(shè)計師、網(wǎng)絡(luò)維修人員等。購買任何正版的工程建筑軟件都要花費1~2萬元。設(shè)計師們還要開展專門培訓(xùn)工作，總之，備齊所需的人力和財力則價值不菲。同時，在使用過程，設(shè)計師們只能看到面前的一處圖紙，而土木工程設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，只看到一處圖紙是遠遠不夠的，它需要一整套圖紙打印后才能看清楚。電腦圖紙需要經(jīng)過輸出后才能實現(xiàn)審核、修改、再審核、再修改直至正式出圖，增加了單位成本和社會成本。

(2)由于CAD軟件技術(shù)含量比較高，設(shè)計師通常要花費很長的時間才能掌握兩級CAD軟件的相關(guān)知識與基本用法，這樣導(dǎo)致了設(shè)計師的工作時間以及人力資源受到了一定的限制。培訓(xùn)一個設(shè)計師還要交付比較高的培訓(xùn)費用，使企業(yè)成本增加。一套完整的CAD工程建筑軟件花費都要在2-3萬元以內(nèi)，還得按時的對軟件進行更新及升級，這也是需要投入大量的后續(xù)資金。同時，CAD軟件需要性能很高的計算機輔助才能正常運行，要想能夠使CAD軟件實現(xiàn)完整的微機制圖還得增加其他配套設(shè)備：刻錄光盤、工作站、復(fù)印機、繪圖儀、數(shù)字化儀以及USB和UOS等設(shè)備，是一項花費較高的軟件。

綜上所述，CAD的使用提高了土木設(shè)計中的高效率、高質(zhì)量和高水平，同時也顯示了不完善的方面。因此，設(shè)計師們在使用過程中總結(jié)經(jīng)驗，注意克服CAD帶來的負面影響，努力提高自身的計算機知識和對土建規(guī)范的使用，促進CAD的健康發(fā)展。

【1】盧致強.工程設(shè)計實踐中結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)的應(yīng)用與探討[J].四川建筑,2003,23(4):47-48.

【2】張志遠，金新陽，陳岱林.基于英國規(guī)范的混凝土梁CAD系統(tǒng)的研制[J].建筑科學,2004（,12）.

【3】霍艷華.關(guān)于提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的必要性探討[J].中華民居(下旬刊),2014,04:32.

第4篇：土木工程數(shù)值分析范文

Abstract：Currently, CAD is widely used in civil engineering, CAD technology in a simple, fast, convenient storage has advantages such as in engineering design plays an irreplaceable important role. This paper gives a detailed analysis of CAD in the practical work of the use of CAD in civil engineering, the advantages and disadvantages are discussed, and put forward some views.

Key word：CAD; civil engineering; application; development; advantages; disadvantages

中圖分類號：S969.1

1引言

計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，簡稱CAD），誕生于20世紀50年代，它是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力來進行工程的設(shè)計和分析的一種技術(shù)，它是綜合計算機技術(shù)和土木工程設(shè)計方法的一門新興學科，是與計算機軟硬件及工程設(shè)計方法的發(fā)展而發(fā)展起來的。它集成了計算機、圖形學、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)值分析等技術(shù)，隨著軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展及工程方法的更新?lián)Q代，CAD技術(shù)也日趨完善，CAD 應(yīng)用在真實感的建筑設(shè)計、建筑規(guī)劃、建筑裝修行業(yè)、建筑施工和施工管理等方面，CAD 軟件繪圖真正做到方便、整潔、清潔、輕松，CAD 技術(shù)的應(yīng)用使土木工程設(shè)計人員如虎添翼,在更加廣闊的天地里施展才華。

2 CAD在土木工程中的應(yīng)用

CAD技術(shù)最早應(yīng)用于汽車工業(yè)，隨后隨著計算機軟硬件的發(fā)展及普及，逐漸擴展到其它領(lǐng)域，包括土木工程領(lǐng)域。在土木工程領(lǐng)域，它包含工程設(shè)計中采用計算機技術(shù)輔助分析、計算和繪制圖形的全過程。我國在土木工程中使用CAD技術(shù)開始于上世紀八十年代，在開始階段，主要依靠外國引進的通用或?qū)Ｓ脠D形軟件包在屏幕上做交互式圖形設(shè)計，與結(jié)構(gòu)計算與分析沒有結(jié)合，參與者主要是長期與計算機打交道的專門人員，到八十年代末期，由于較高性能的廉價計算機的普及，土木工程CAD才有了真正的發(fā)展和較廣泛的應(yīng)用，在很大程度上推動了CAD技術(shù)在我國土木工程上的應(yīng)用和發(fā)展。

土木工程CAD的應(yīng)用包含以下方面 ①建筑與規(guī)劃設(shè)計：用于繪制建筑、規(guī)劃類圖紙，如建筑施工圖、效果圖，規(guī)劃效果圖，橋梁的造型設(shè)計等，其軟件有天正建筑軟件、中國建筑研究院的APM（PKPM的建筑模塊）、QXCAD（一種橋型設(shè)計軟件）、3 D M A X、M A Y A、計。②構(gòu)造設(shè)計指根據(jù)結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果，完成構(gòu)件和截面的選配筋的構(gòu)造設(shè)計，繪制施工圖是用CAD取代傳統(tǒng)的手繪來完成施工圖紙的繪制；③給排水設(shè)計：用于給水、排水方面的計算與繪圖；④暖通設(shè)計：用于取暖與通風方面的設(shè)計；⑤電氣設(shè)計：強弱電方面的輔助設(shè)計；⑥施工組織與設(shè)計：用于施工項目的項目管理、施工工藝的流程設(shè)計與優(yōu)化、施工現(xiàn)場布置等；⑦工程項目的預(yù)決算：從廣義上說，這也算C A D在土木工程上的一個應(yīng)用；⑧其它方面的：比如家庭裝修等。以上所列只是CAD技術(shù)在土木工程上應(yīng)用的主要方面，在實際工程中，還有很多的邊緣的、交叉的的新興的應(yīng)用技術(shù)在開花結(jié)果，日新月異。 3 CAD在土木設(shè)計圖中表現(xiàn)出的優(yōu)勢 3.1 繪圖勞動強度降低，圖紙保持清潔、美觀 傳統(tǒng)的手工繪圖法需要設(shè)計人員經(jīng)常性更換十幾種繪圖工具。一旦畫錯，就要在圖面上修修補補，破壞圖面的整潔性。而CAD制圖，只要配齊了電腦，安裝好繪圖軟件、打印機或繪圖儀，鼠標輕輕移動就可以完成心中設(shè)計的圖形。同時，軟件本身還可以提供UNDO限制防錯功能，讓工程設(shè)計師們制圖事倍功半。

3.2 提高設(shè)計工作效率

土木設(shè)計過程一般經(jīng)過提條件、方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計。各工種之間的配合默契與否，條件與方案改變大小都直接影響著制圖的速度。傳統(tǒng)的手工制圖方式下，各階段各工種之間的不同設(shè)計成果要分時制作；在CAD制圖中，實現(xiàn)了各工種間的圖紙資料互換，即使方案有所調(diào)整，設(shè)計人員只需在原有的設(shè)計圖紙上加以調(diào)整，從而減少大量重復(fù)勞動，提高了工作效率。

3.3 增強計算功能，提高精確度

土木工程設(shè)計不同于其他領(lǐng)域的設(shè)計，它需要正確無誤地計算出裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實際工程中，要先符合設(shè)計規(guī)范地對各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件如梁、板所承受的各種外部荷載，再根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定進行計算和調(diào)整，如果計算數(shù)值稍有偏差或參數(shù)取值不符合規(guī)范要求，便會造成設(shè)計出的產(chǎn)品不合設(shè)計規(guī)范、不經(jīng)濟，嚴重的還會造成人民生命、財產(chǎn)的巨大的損失。

3.4 提供動態(tài)的檢驗效果

結(jié)構(gòu)的板、梁、柱、墻的設(shè)計要考慮其他專業(yè)的相容性、相配性。如管道、設(shè)備不能和梁、柱相碰等。從實踐中可知道任何工程都可以從形態(tài)上拆分為圓柱體、斜圓柱體、圓錐、圓臺、斜圓臺、球體、球冠體、圓形斷面環(huán)體、矩形斷面環(huán)體以及多面體等基本形體。為此，CAD制圖中，可以在真色彩、真三維、光照的情況下，按物體的運動軌跡構(gòu)造出一個虛擬的實體，在房屋中實時漫游，檢查虛擬的實體與管道、設(shè)備、墻、梁、柱、門、窗等物體不發(fā)生碰撞，預(yù)先感受結(jié)構(gòu)的空間效果，以便在發(fā)現(xiàn)問題的地方仔細端詳、修改，直至滿意為止。這給了工程設(shè)計師在設(shè)計工程提供非常有益的幫助。

3.5 資料管理方便

CAD軟件制作的圖形、圖像文件可直接存儲在軟盤、硬盤或刻成光盤存儲，從而避免資料因受潮、蟲蛀以及破壞性查閱造成的不必要損失，電子數(shù)據(jù)的保存年限可以延長至50年。一個設(shè)計院的整柜整柜的資料被幾張光盤所替代，查找和管理都比較方便。

3.6 數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒒?/p>

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和CAD智能化的應(yīng)用、跨地區(qū)合作設(shè)計、異地招投標、“在家工作”等都成為可能。

4 CAD技術(shù)出現(xiàn)的劣勢 CAD技術(shù)在給土木設(shè)計業(yè)帶來巨大效益的同時，其劣勢也隨之發(fā)揮作用，也不可避免地滯緩了其發(fā)展，具體表現(xiàn)如下：

4.1 CAD技術(shù)促使土木設(shè)計領(lǐng)域中人、財、物浪費加劇

CAD技術(shù)需要相關(guān)的軟件，運轉(zhuǎn)速度較快的電腦以及熟練掌握電腦的設(shè)計師、網(wǎng)絡(luò)維修人員等。購買任何正版的工程建筑軟件都要花費1~2萬元。設(shè)計師們還要開展專門培訓(xùn)工作，總之，備齊所需的人力和財力則價值不菲。同時，在使用過程，設(shè)計師們只能看到面前的一處圖紙，而土木工程設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，只看到一處圖紙是遠遠不夠的，它需要一整套圖紙打印后才能看清楚。電腦圖紙需要經(jīng)過輸出后才能實現(xiàn)審核、修改、再審核、再修改直至正式出圖，增加了單位成本和社會成本。

4.2 工種配合默契與否及信息傳遞的速度影響工作效率

眾所周知，土木工程設(shè)計是一個系統(tǒng)工程，它涉及到許多專業(yè)和步驟。每個設(shè)計師在設(shè)計任何圖紙時不僅要考慮自身設(shè)計的合理性，還要考慮與本專業(yè)和其他專業(yè)設(shè)計人員設(shè)計上的協(xié)調(diào)性。完整的土木工程設(shè)計流程從合同簽定起點經(jīng)過測量數(shù)據(jù)、地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)、設(shè)計說明、打印圖紙、施工管理計劃等步驟，其所需的數(shù)據(jù)量是非常大。任何數(shù)據(jù)變動，就會造成設(shè)計方案的變化。所以在動手設(shè)計前，要根據(jù)現(xiàn)況、地質(zhì)、道路、建筑物、生產(chǎn)設(shè)施的關(guān)系進行規(guī)劃、設(shè)計、施工、使用和管理。而地質(zhì)、地物、道路的考察由建設(shè)單位來進行，生產(chǎn)設(shè)施之間的配合關(guān)系論證由勘察設(shè)計院來進行，大量數(shù)據(jù)的整理、交換、組合都需要時間。任何環(huán)節(jié)的阻塞和停滯都會影響完成工作效率。

4.3 缺乏統(tǒng)一的智能化結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件

目前的專業(yè)軟件，如PKPM軟件，大多數(shù)只停留在二維基礎(chǔ)上，充其量只是個繪圖工具，缺乏智能化。智能化結(jié)構(gòu)軟件不僅體現(xiàn)三維立體圖鏡像，而且能自動執(zhí)行相應(yīng)的規(guī)范，設(shè)計所需參數(shù)取值不但要在經(jīng)濟范圍內(nèi)，還要便于施工。如中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部和新加坡建屋發(fā)展局開發(fā)的BEAM CAGE軟件，是按英國規(guī)范完成的鋼筋混凝土梁的配筋、選筋、撓度的計算、施工圖生成等一系列功能，雖然該軟件自動化程度高，出圖質(zhì)量好，但畢竟是基于英國規(guī)范的基礎(chǔ)上。而在國內(nèi)流行的工程智能化設(shè)計軟件如PKPM設(shè)計軟件，它還需要設(shè)計師們調(diào)整梁、板、柱的配筋，尤其是柱的配筋，PKPM軟件自動生成的頂層柱配筋常常因為屋面梁傳遞來的彎矩比較大，配筋也較大，而下層由于梁傳遞來的彎矩較小，配筋也較小，形成大柱種在小柱上。這需要設(shè)計工程師進行人工調(diào)整。

4.4 扼殺土木設(shè)計師的創(chuàng)作靈感

俗話說：“建筑是凝固的音樂”這句話點明了建筑也是一種藝術(shù)，它是一門融科技、文化、藝術(shù)、哲學于一體的學科。任何土建設(shè)計師都需要藝術(shù)家的靈感和天份，這種靈感和天份在處理建筑物的造型方面應(yīng)有不少的“模糊感”。但CAD制圖所要求的尺寸精確消磨和扼殺了這種靈感和天份，讓設(shè)計師的設(shè)計圖樣屈從于電腦的機械和準確。不少設(shè)計單位為了能夠中標，將自己的設(shè)計投標文件，尤其是總平面效果圖，做得非常精致美觀，不惜投入大量的人力物力在CAD的制圖上，而忽略了總平面布置圖的建筑效果和建筑師的藝術(shù)創(chuàng)造。

5結(jié)束語

綜上所述，CAD 技術(shù)給設(shè)計師帶來了極大的方便，但也帶來了許多負面效應(yīng)。無論如何我們都應(yīng)承認 CAD 給我們的好處，要正視它的局限性，善用它的長處。展望未來,計算機技術(shù)的發(fā)展是無止境的,我們每一位工程設(shè)計人員都將以此先進的技術(shù)為手段,在各自崗位上發(fā)揮最佳能力,并以熱忱的服務(wù)、優(yōu)質(zhì)的設(shè)計、敬業(yè)的精神,為工程設(shè)計行業(yè)做出我們的貢獻。CAD的使用提高了土木工程中的高效率、高質(zhì)量和高水平，同時也顯示了不完善的方面。因此，設(shè)計師們在使用過程中總結(jié)經(jīng)驗，注意克服CAD帶來的負面影響，努力提高自身的計算機知識和對土建規(guī)范的使用，促進CAD的健康發(fā)展。

參考文獻

[1]張志遠，金新陽，陳岱林.基于英國規(guī)范的混凝土梁CAD系統(tǒng)的研制[J].建筑科學,2004（,12）.

[2]GB50010-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[3]趙勇等.樓板預(yù)應(yīng)力筋布索方案及其CAD實現(xiàn)[J].建筑科學,2002,（12）.

[4]高偉;溫室結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];西安建筑科技大學;2008年

[5] AUTOCAD建筑工程設(shè)計繪圖唐海編著清華大學出版社

第5篇：土木工程數(shù)值分析范文

【關(guān)鍵詞】土木工程 預(yù)應(yīng)力技術(shù) 發(fā)展

一、新時期土木工程活動的發(fā)展概況

隨著我國政策的改善，對外貿(mào)易事業(yè)的到空前的發(fā)展，很多地區(qū)吸引了無數(shù)的外商參與投資活動，因此建立了許多的高樓大廈，廠房公司作為交易和工作的場地。盡管有些享譽著歷史文明古城的城市做出規(guī)定，為保留歷史時代的特色，還給市民一個清幽的居住環(huán)境，不允許在城市中心區(qū)繼續(xù)興建高樓大廈。但是，從，另外一個角度去想，隨著人口的大幅度增長，人均住房面積的減少給越來越多的人民帶來壓力。因此，市區(qū)興建高樓大廈，與天爭地之舉勢在必行。并且隨著科技的進步，高樓的質(zhì)量和風格將會有所創(chuàng)新。譬如抗震性能的增強、使用壽命的增加等，這都是科技的成果。在巨型建筑中，采用型鋼的鋼結(jié)構(gòu)以及鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)等新型高層建筑結(jié)構(gòu)體系將會出現(xiàn)。新時代所出的建筑，全是鋼筋混凝土的構(gòu)造，但是鋼的結(jié)構(gòu)，包括型鋼混凝土和鋼管混凝土等新型組合結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用將獲得推廣。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容

（一）承載力極限狀態(tài)設(shè)計

對于承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計，應(yīng)嚴格按照荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進行規(guī)劃處理，并考慮到結(jié)構(gòu)在意外破壞的同時還仍具有一定的延展性，只有這樣的完美設(shè)計才能確保在意外發(fā)生時，不會因為結(jié)構(gòu)的嚴重破壞給事態(tài)造成更嚴重的局面。

（二）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計

對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)嚴格按照荷載效應(yīng)的標準組合頻遇組合和準永久組合進行規(guī)劃設(shè)計，確保房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形和裂縫的程度不會超出事前計算所預(yù)定的值。

（三）施工階段的驗算

對于施工階段的驗算，就是現(xiàn)有的施工水平的支撐下，保證工程的安全指數(shù)，一切數(shù)據(jù)盡在預(yù)料之中。另外，還必須要求結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)力不能大于所能承受的值。一般而言，施工階段最需要考慮到的是預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力和截面混凝土的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，這有確保這些數(shù)據(jù)都是科學合理，才能確保工程的質(zhì)量，使得安全系數(shù)大大提升。

三、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟

（一）進行結(jié)構(gòu)布置，選取恰當?shù)牧W模型。

（二）根據(jù)工程的具體情況，選擇合適的高跨比，初步選定構(gòu)件的截面尺寸，并進行內(nèi)力與組合效應(yīng)的計算。

（三）主要根據(jù)桿件的彎矩分布圖形確定預(yù)應(yīng)力筋的索形，并按經(jīng)驗用預(yù)應(yīng)力度法或平衡荷載法初步估算出所需要的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)。

（四）進行預(yù)應(yīng)力損失和次應(yīng)力的計算，驗算預(yù)應(yīng)力和撓度控制限值以及正常使用階段的結(jié)構(gòu)性能。

（五）按計算的各項控制結(jié)果，選擇需要變動的參數(shù)進行修改，再重新計算。

（六）根據(jù)選定的預(yù)應(yīng)力筋方案計算預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力，按承載能力要求補充普通鋼筋用量，按預(yù)應(yīng)力筋的實際方案及普通鋼筋的實際配筋直徑與根數(shù)，計算允許開裂的控制截面的裂縫寬度及構(gòu)件的撓度。

四、新時期預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟的發(fā)展及國際化進程的加快，各省、市、自治區(qū)的國際展覽中心等大跨度現(xiàn)代建筑將會大力興建。因此，滿足透明等現(xiàn)代要求的第三代玻璃幕墻結(jié)構(gòu)將有較大的發(fā)展和應(yīng)用。住宅建設(shè)將朝大開間結(jié)構(gòu)及節(jié)能、節(jié)材、改善生態(tài)環(huán)境的綠色建筑的方向發(fā)展。運用電子信息科技，加快建筑智能化。同時，既有建筑物的加固、改造任務(wù)將不斷增加。采用碳纖維作結(jié)構(gòu)加同材料的技術(shù)將被大力推廣應(yīng)用。上述建筑工程中有多種結(jié)構(gòu)將應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。改革開放以來，公路建設(shè)盡管有了迅速的發(fā)展，但與發(fā)達國家相比，還有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。這意昧著今后我國公路建設(shè)的任務(wù)還相當繁重。

五、預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展展望

預(yù)應(yīng)力技術(shù)將進一步發(fā)揮作用，并推動土木工程科技的創(chuàng)新和發(fā)展在建筑工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是建造大跨度公共建筑、大型會議展覽中心及大開間住宅的重要技術(shù)，也是高層、超高層建筑和承受特重荷載的不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。一句話，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在解決大、高、重、新建筑工程的設(shè)計和建造難題中將繼續(xù)發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢。并且它也是調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力和減少、甚至取消大面積工程伸縮縫，防止開裂的重要手段。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)還將推動建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。在公路工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)對解決路面混凝土開裂和減少伸縮縫，提高使用壽命具有良好的應(yīng)用在橋梁和隧道工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用更為廣闊。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在海洋采油平臺、海洋儲罐，海上運輸船以及海上防波堤、跨海大橋等海洋工程中將發(fā)揮更高的效能。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也將在水利工程或其他工程如舊建筑的加固改造、加層和拆除中獲得更多的應(yīng)用?？傊A(yù)應(yīng)力技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用極為廣泛，并且還將進一步擴大。預(yù)應(yīng)力混凝土材料及技術(shù)本身也將有所創(chuàng)新和進一步的發(fā)展土木工程建設(shè)的發(fā)展，必將推動新材料、新技術(shù)、新理論及新設(shè)計方法不斷涌現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土仍是土木工程中最為重要的結(jié)構(gòu)材料?；炷翆⒗^續(xù)朝高強、高性能方向發(fā)展。各國都在開展這方面研究。

預(yù)應(yīng)力鋼材，也將有多方面的新發(fā)展。如高噸位索的需要將促使大直徑、大截面鋼絞線的研制、生產(chǎn)；超過級的高強鋼絞線也可能推出；鍍鋅、環(huán)氧涂層鋼絞線將被采用；不銹鋼絞線的應(yīng)用將有大的增長。耐久、輕質(zhì)、更高強的高性能纖維加強塑料筋將較多地獲得應(yīng)用。近年來，我國開始使用碳纖維加勁塑料玻璃纖維加勁塑料、芳綸纖維加勁塑料。這時，就不再單指鋼筋混凝土，它可以是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維加勁塑料混凝土。預(yù)制預(yù)應(yīng)力昆凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋將分別獲得發(fā)展和廣泛的采用。新型無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋將得到開發(fā)和應(yīng)用。

在我國房屋建筑和橋梁中體外預(yù)應(yīng)力配筋將獲得較多應(yīng)用。上面講的建筑工程中的大跨度建筑、大面積結(jié)構(gòu)工程、巨型結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、懸掛建筑、大開間住宅和預(yù)制預(yù)應(yīng)力建筑以及各型鐵道和公路、橋梁、水利工程、鐵道工程、特種結(jié)構(gòu)工程等等，還有結(jié)構(gòu)加固、改造與拆除，都有賴于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的進步和設(shè)備的發(fā)展。因此，期望預(yù)應(yīng)力材料技術(shù)與設(shè)備有更大的創(chuàng)新和發(fā)展。

結(jié)束語

總之，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是解決大跨度、重荷載等類建筑結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)。隨著我國城市化進程的加快，居住建筑、大跨度公共建筑工業(yè)建筑的大量興建，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)將會有飛速的發(fā)展和變化。

參考文獻：

第6篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：巖土工程材料 非均質(zhì)性 數(shù)字圖像處理 數(shù)值分析

中圖分類號：TU521 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0068-02

巖土工程材料相關(guān)的工程力學性質(zhì)一直是工程學術(shù)界的研究重點，對其的試驗、分析和模擬一直層出不窮。然而相關(guān)研究往往以宏觀研究和均質(zhì)性為主，材料的細觀力學性質(zhì)與材料的非均質(zhì)性往往被人們所忽視，這一點對實際生產(chǎn)和研究都是不利的，因此本文將對非均質(zhì)巖土工程材料的力學分析方法進行探討研究。

1 巖土工程材料的非均質(zhì)性模擬分析

1.1 材料非均質(zhì)性分析的必要性

相比人工合成的均質(zhì)性材料，非均質(zhì)材料在日常生活中的應(yīng)用更廣泛。各類天然材料與天然材料構(gòu)成的巖土工程材料都具有非均質(zhì)性，它們的構(gòu)成中往往包括了孔洞、砂礫、石頭等各類不同物質(zhì)，這類材料常見的有土、巖石、瀝青與水泥的混凝土等。這些物質(zhì)由于具有種種各異的力學性質(zhì)，所以在外力作用下產(chǎn)生的變化也大不相同，同時會產(chǎn)生極其復(fù)雜的相互作用。材料的非均質(zhì)特點和細觀結(jié)構(gòu)對自身的力學性能有很大的影響，會造成應(yīng)力分布的變化、裂紋擴展方式的不同、破壞模式的區(qū)別等等差異。綜上可知，關(guān)于均質(zhì)材料的力學數(shù)值分析是不能應(yīng)用于非均質(zhì)材料的，應(yīng)針對非均質(zhì)材料開發(fā)相應(yīng)的分析研究方法。

1.2 材料非均質(zhì)性模擬的問題

為了將材料的細觀結(jié)構(gòu)與非均質(zhì)性都列入分析因素來模擬計算其應(yīng)力應(yīng)變與破壞模式，部分學者開發(fā)出了相應(yīng)的軟件和數(shù)值模型。因為模型中材料的相應(yīng)細觀結(jié)構(gòu)均由統(tǒng)計工具和軟件隨機生成，所以模擬生成的巖土工程材料細觀結(jié)構(gòu)多項性質(zhì)都有相當強的真實性，比如不同材料的不同形狀、位置分布、含量比例等。

雖然這種利用虛擬結(jié)構(gòu)所進行的非均質(zhì)研究取得了一定的成果，但是還是有很大的局限性。因為虛擬出的細觀結(jié)構(gòu)畢竟和現(xiàn)實中的材料結(jié)構(gòu)有所不同，只能一定程度上將其非均質(zhì)性體現(xiàn)出來，這就造成了用虛擬結(jié)構(gòu)所完成的力學分析難以獲得現(xiàn)實里真正的力學性質(zhì)。

1.3 數(shù)字圖像處理技術(shù)

數(shù)字圖像處理技術(shù)目前的應(yīng)用很廣泛，在醫(yī)學、航空、生物、土木工程等領(lǐng)域都取得了相當?shù)某晒?。而在材料學領(lǐng)域，該技術(shù)可以有效對實際材料的細觀結(jié)構(gòu)進行提取，將其轉(zhuǎn)化為能再現(xiàn)其非均質(zhì)性的圖像，然后再通過計算機分析處理圖像數(shù)據(jù)信息，最終得出想要的研究成果。

2 用數(shù)字圖像技術(shù)模擬和分析工程材料實例

利用數(shù)字圖像技術(shù)對花崗巖的受力情況和破壞情況進行分析。

2.1 數(shù)字圖像對巖石細觀結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)

2.1.1 圖像和數(shù)據(jù)的提取

將花崗巖原巖用圓鋸水平或垂直切出橫截面，打磨光滑，利用照相和掃描工具做出該截面的物理圖像并轉(zhuǎn)換儲存至計算機。如果巖石尺寸較大，則通過照相機拍照導(dǎo)入，如果巖石尺寸較小，可以直接用掃描儀掃描巖石進行導(dǎo)入。

導(dǎo)入計算機的物理圖像不能直接使用。數(shù)字圖像由像素點組成，像素點是指矩形排列的圖像元素，均由橫縱向掃描線交叉構(gòu)成，掃描線間的寬度相等。

灰色圖像和彩色圖像的像素點有所不同?；疑珗D像的像素點有灰色度，是用來代表其亮度的整數(shù)值。而彩色圖像的構(gòu)成元素是眾多顏色度不同的像素點陣，每個像素點都具備紅綠藍三種顏色，每個顏色由一個整數(shù)值來代表，因此彩色圖像的像素點陣可以對應(yīng)由這些數(shù)值構(gòu)成的三個連續(xù)函數(shù)f（i，j，k）。這三個函數(shù)構(gòu)成的三維離散函數(shù)可以將彩色圖像的信息表現(xiàn)出來，作為接下來進行數(shù)字圖像處理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.1.2 巖石細觀結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)

花崗巖的主要成分是石英、長石和黑云母。因為其構(gòu)成包括了三種不同的材料，為了獲得三種不同類型的圖像數(shù)據(jù)，最好使用彩色空間來進行數(shù)字圖像處理。

事實上，使用灰色圖像進行處理，通過灰色值也一樣可以得到跟彩色空間相似的效果。當具體進行技術(shù)應(yīng)用時，應(yīng)該視不同圖像的不同性質(zhì)來選擇是使用灰色空間還是彩色空間來進行數(shù)字圖像處理。比如，當圖像的灰色度識別太差時換用彩色空間處理；當圖像屬性難以區(qū)分時換用不同算法對圖像進行自動分割，以彩色空間提供更多數(shù)據(jù)信息?？傊?，技術(shù)方法的選擇要以能準確區(qū)分不同材料的不同圖像屬性為目的，這樣才能獲得材料細觀結(jié)構(gòu)的真實數(shù)據(jù)信息進行檢測。

如圖1中，像素點共計55578個，云母932個，石英16208個，長石38438個。每個像素點實際面積為0.0645 mm2，則云母實際面積60.114 mm2，石英實際面積1045.416 mm2，長石實際面積2479.251 mm2。

2.2 將細觀結(jié)構(gòu)的圖像轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)

為了利用數(shù)據(jù)進行力學計算和數(shù)值分析，將圖像化的細觀結(jié)構(gòu)變換成矢量數(shù)據(jù)表示。

舊式的數(shù)值分析方法往往使用有限元法或者有限差分法，這需要把巖石的圖像分成眾多細小網(wǎng)格。數(shù)字圖像由像素點構(gòu)成，像素點以小正方形的形狀呈矩形排列。將每個像素點作為有限元的網(wǎng)格或者有限差分的柵格，則這個方格的四角坐標點即為對應(yīng)物理位置的矢量空間數(shù)據(jù)。數(shù)字圖像的像素點和矢量坐標可以按比例進行轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換比例為巖石橫切面在豎直或水平方向的真實長度比豎直或水平方向的像素點數(shù)量，如圖2所示。

通過以上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，圖像會以一個矩形的網(wǎng)格集合形式被表現(xiàn)出來，在進行數(shù)值計算時可以通過各個像素點顏色類別的不同來進行其對應(yīng)材料類別的賦予，這樣一來就令巖石實際具有的非均質(zhì)特點加入了數(shù)值分析中去。這種轉(zhuǎn)換方法比有限元法和有限差分法都簡單，因為其規(guī)避了二者復(fù)雜的網(wǎng)格或柵格生成，而且矢量數(shù)據(jù)呈正方形在分析和計算上都很方便，可以簡單地用目前已有的數(shù)值分析軟件計算。

3 結(jié)語

該文所提出的二維數(shù)值分析法可以對巖土工程材料的細觀結(jié)構(gòu)進行分析，是一種將數(shù)字圖像理論、矢量轉(zhuǎn)換技術(shù)、傳統(tǒng)數(shù)值算法結(jié)合起來運用的綜合性計算分析法。并且以花崗巖為例，用該方法進行了力學分析。細觀結(jié)構(gòu)會影響材料的應(yīng)力分布與破壞模式，這是在傳統(tǒng)的數(shù)值模擬試驗中就已經(jīng)被證明了的。而非均質(zhì)材料與均質(zhì)材料無論是破壞模式還是力學性能都有很大不同。根據(jù)本文提到的數(shù)值分析方法，無論是二維還是三維的巖土工程材料數(shù)值分析都可以實現(xiàn)。

參考文獻

[1] 鄭潁人，沈珠江，龔曉南.廣義塑性力學-巖土塑性力學原理[M].北京：中國建筑出版社，2002.

第7篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：組合梁、有限元

Abstract: this paper through the large finite ABAQUS software engineering simulation of the corrugated steel beams webs, a finite element model and with the test data as compared to test the validity of the finite element analysis.

Key words: the composite beams, finite element

中圖分類號：TP311.5文獻標識碼：A 文章編號：

0引言

有限元數(shù)值分析方法起源于20世紀50年代飛機結(jié)構(gòu)分析，并由其理論依據(jù)的普遍性己被推廣到其它很多領(lǐng)域。在結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域，幾乎所有的彈塑性結(jié)構(gòu)靜、動力學問題都可以用它求得滿意的數(shù)值結(jié)果。橋梁結(jié)構(gòu)作為眾多結(jié)構(gòu)中的一種，利用有限元數(shù)值方法分析其力學特性同樣可以得到很好的數(shù)值分析結(jié)果。

波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁橋是20世紀80年代起源于法國的一種新型組合橋梁，此類新型結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的混凝土箱梁相比有以下優(yōu)點：(1) 自重降低，抗震性能好。腹板采用較輕的波形鋼板，其橋梁自重與一般的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋相比大為減輕，地震激勵作用效果顯著降低，抗震性能獲得一定的提高。 (2) 改善結(jié)構(gòu)性能，提高預(yù)應(yīng)力效率。波形鋼腹板的縱向剛度較小，幾乎不抵抗軸向力，因而在導(dǎo)入預(yù)應(yīng)力時不受抵抗，從而有效地提高預(yù)應(yīng)力效率。(3)充分發(fā)揮各種材料特性。在波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力箱梁橋中，混凝土用來抗彎，而波形鋼腹板用來抗剪，幾乎所有的彎矩與剪力分別由上、下混凝土翼緣板和波形鋼腹板承擔，而且其腹板內(nèi)的應(yīng)力分布近似為均布圖形，有利于材料發(fā)揮作用。 [1-5]

本文通過大型有限元工程模擬軟件ABAQUS對波紋鋼腹板試驗梁建立有限元模型，并與試驗數(shù)據(jù)作對比，檢驗有限元分析的正確性。

1 有限元建模

1.1單元選擇

有限元工程模擬軟件的實體單元庫包含二維和三維的一階插值單元和二階插值單元，積分方式有完全積分和減縮積分。三維實體單元有四面體和六面體。四面體單元有4節(jié)點12自由度和10節(jié)點30自由度的四面體單元，六面體單元有8節(jié)點24自由度和20節(jié)點60自由度的四面體單元。

圖1單元類型

a)實體單元 b)殼單元c)桁架單元

圖2單元類型

在本模型中混凝土采用線性完全積分的六面體實體單元（C3D8），鋼腹板采用線性完全積分的殼單元（S4），普通鋼筋采用線性兩節(jié)點的桁架單元（T3D2）。

1.2 模型裝配與接觸模擬

有限元工程模擬軟件可以通過部件模塊建立模型的各個組件后，在裝配模塊中組裝成完整的模型。要求模型中波紋鋼腹板和混凝土頂?shù)装逯g的平動和轉(zhuǎn)動一致，而且兩者之間的應(yīng)力能夠?qū)崿F(xiàn)傳遞可以通過接觸模塊中的固結(jié)（Tie）來模擬。對于試驗梁中普通鋼筋可以通過接觸模塊中的埋入單元（Embedded element）進行模擬。裝配完成后的試驗梁模型如圖3所示。

圖3試驗梁模型

1.3 單元劃分

有限元工程模擬軟件提供多種單元劃分方法，為了使模型單元劃分均勻，模型的混凝土、鋼腹板和普通鋼筋均采用等間距劃分方法。混凝土單元劃分間距為25mm，鋼腹板劃分間距為20mm。劃分結(jié)果如圖4所示。

圖4 試驗梁單元劃分

最終全橋共劃分為11016個實體單元，4914個殼單元和2448個桁架單元。

1.4 荷載及邊界條件

計算工況為在支座范圍內(nèi)以均布力的形式對稱作用在試驗梁的兩個三分點上，進行4KN、8KN、12KN、16KN、20KN等五個荷載等級加載，如圖5所示。

圖5 試驗梁加載

邊界條件為兩端支座位置約束位移及轉(zhuǎn)角，其中一端約束位移U1、U2和U3來模擬固定鉸支座，另一端約束位移U1、U2來模擬滑動鉸支座。

2 撓度分析

計算得出4KN、8KN、12KN、16KN、20KN等五個荷載等級雙點中載時撓度，下面僅列出荷載等級為20KN時試驗梁撓度圖。為了驗證有限元模擬的有效性，同樣對有限元工程模擬軟件、MIDAS及試驗梁三者的跨中截面混凝土底板撓度進行對比。其中有限元工程模擬軟件和試驗梁中是取底板兩側(cè)波紋鋼腹板正下方的撓度平均值。

由圖7可以看出，在彈性范圍內(nèi)有限元工程模擬軟件中撓度是以每荷載等級0.074mm速度增長，MIDAS中撓度是以每荷載等級0.067mm速度增長，試驗梁以每荷載等級0.09mm速度增長，增長呈線性變化。有限元工程模擬軟件和MIDAS撓度增長速度接近，試驗梁實測撓度增長速度比兩者快，這是由于試驗過程中支座發(fā)生沉降，而軟件模型沒有支座沉降。綜上分析，說明本次有限元模擬是有效和準確的。

圖6試驗梁撓度

圖7跨中底板撓度對比

3結(jié)語

通過對比，驗證了有限元軟件模擬試驗梁變形與試驗梁數(shù)據(jù)相符，但也發(fā)現(xiàn)了有限元應(yīng)力分布與試驗梁實測數(shù)據(jù)有差別。這是因為有限元模擬組合結(jié)構(gòu)鋼腹板與混凝土頂?shù)装褰佑|和實際情況有差別，有限元軟件計算是有效的，但模擬組合結(jié)構(gòu)接觸需要我們進一步研究。

參考文獻

劉磊，錢冬生. 波紋鋼腹板的受力行為[J ]. 鐵道學報, 2000, (增刊) .

宋建永.波紋鋼腹板體外預(yù)應(yīng)力組合梁力學性能研究[D] .哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學，2003.

宋建永，張樹仁，王彤，呂建鳴.波紋鋼腹板體外預(yù)應(yīng)力組合梁彎曲性能分析及試驗研究[J].土木工程學報，2004.37(11) :50-55.

吳文清，萬水，葉見曙，方太云.波形鋼腹板組合箱梁剪力滯效應(yīng)的空間有限元分析 [J].土木工程學報，2004，37 (9):31-36 .

第8篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力，樁板墻，二維有限元

 

1、前言

支擋結(jié)構(gòu)在土木工程中有著悠久的歷史。樁板墻是一種新型支擋結(jié)構(gòu)，其通過將樁插入地面（帶）以下的穩(wěn)定地層中作為主要承力構(gòu)件,樁間安裝擋土板,利用擋土板擋護墻后填土并通過擋土板將荷載傳遞至樁身的支擋結(jié)構(gòu)。樁板墻是通過抗滑樁強大的抗滑能力來抵抗墻后土體的推力，從而起到很好的支擋效果[1]。一根樁通?？梢猿袚锨Ｉ踔辽先f千牛的滑坡推力。在支擋大型、特大型邊坡時還可以使用多排樁聯(lián)合使用，或采用預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁板墻等手段使邊坡得到治理。由于其具有抗滑能力強、圬工量小、樁位布置靈活、施工方便、施工影響范圍小等諸多優(yōu)點，目前已在鐵路公路港口等工程中得到廣泛應(yīng)用。本文對哈爾濱西站進站端H型樁板式深路塹擋土墻結(jié)構(gòu)進行二維整體穩(wěn)定性的數(shù)值模擬計算，反映了框架型樁板式深路塹擋土墻結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，對樁板墻的特點做出了近一步的論證。

2、工程概況

工點位于哈爾濱西站進站端，為哈大客運專線和動車走行線四線鐵路，中間為速度目標值350km/h的有渣客運專線，兩側(cè)為動車走行線。路基工程以深路塹形式通過，挖方深度6～16m，塹頂左側(cè)為既有哈大鐵路，距最外側(cè)線路中心距離約20～40m。計算及原位觀測斷面選擇樁長度32米及樁間板，樁懸臂長度16米，地面以下錨固段16米。

3、有限元模型的建立

3.1結(jié)構(gòu)模型及參數(shù)

midas有限元模型采用線彈性模型，墻面樁和錨定樁為C40鋼筋混凝土樁，彈性模量E=25Gpa，采用鄧肯-張非線彈性E-µ模型。有3種接觸面：樁錨固段混凝土與基巖、鋼筋混凝土（擋土板與墻面樁簡支）與填土和填土與基巖。除混凝土與基巖接觸面類比工程取值外'均由室內(nèi)試驗鄧肯-張 模型求E-µ模型求得【2】。錨固樁截面在錨固段長2.5米，寬2米，灌注樁直徑1.25米。各種材料模型參數(shù)見表1

表1材料參數(shù)表

第9篇：土木工程數(shù)值分析范文

關(guān)鍵詞：剪力墻開洞加固；粘貼鋼板加固法；加固施工

中圖分類號： TV223 文獻標識碼： A

1工程概況

某新建高層住宅樓為純剪力墻結(jié)構(gòu)，地下一層，地上二十六層，總高度76.7米，設(shè)計使用年限50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，剪力墻抗震等級四級。在施工完畢后，由于建筑消防要求，需要在二層樓梯間兩端的剪力墻上開寬1100mm，高2150mm的洞口，以滿足消防疏散要求。剪力墻開洞前結(jié)構(gòu)平面如圖1所示，開洞后結(jié)構(gòu)平面如圖2所示，開洞處剪力墻混凝土強度等級為C45，墻身水平分布筋為ø8@150，豎向分布筋為ø10@200。由于開洞較大，又處于建筑物底部，因此需要對開洞剪力墻進行加固處理。

圖1剪力墻開洞前結(jié)構(gòu)平面圖

圖2剪力墻開洞后結(jié)構(gòu)平面圖

2剪力墻加固設(shè)計

2.1加固原則

經(jīng)認真研究，本工程剪力墻后開洞加固設(shè)計施工遵循以下原則：剪力墻先加固后開洞，開洞采用無破損技術(shù)，分施工工序逐次開洞，加固方法采用粘貼鋼板加固法。

2.2主要材料及要求

鋼材：扁鋼及角鋼采用Q345B級鋼，鋼材質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700）和《低合金高強度結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 1591）的規(guī)定

結(jié)構(gòu)膠：本次加固使用A級膠，必須采用專門配制的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑，其安全性能指標應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》（GB50367-2006）第4.5.5條規(guī)定

本工程的耐火極限為2小時，膠粘劑和粘貼鋼板應(yīng)進行防火防護以滿足耐火極限要求，鋼板應(yīng)采用厚涂防火涂料，其厚度可按《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS24090）第2.0.4條執(zhí)行。

2.3計算方法

本工程的加固計算方法之一是常規(guī)的加固方法即按加固改造后的結(jié)構(gòu)輸入電算，根據(jù)計算結(jié)果按現(xiàn)行加固設(shè)計規(guī)范進行加固設(shè)計，該方法并沒考慮結(jié)構(gòu)加固改造前已經(jīng)存在的內(nèi)力及變形對加固改造后結(jié)構(gòu)承載力的影響，針對此問題，在本工程的加固改造中，提出一種新的計算方法，利用有限元分析程序ANSYS提供的單元生死及荷載步功能[[1]GB500102010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

[2]GB503672006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006

[3]06SG311-1，混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造（總則及構(gòu)件加固）［S］.北京：中國計劃出版社，2007

[4]王新敏.ANSYS 工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析［M］.北京：人民交通出版社，2005][4]，考慮剪力墻開洞前已經(jīng)存在的內(nèi)力及變形的影響，對剪力墻的開洞過程進行了模擬計算。鋼筋混凝土有限元模型根據(jù)鋼筋的處理方式主要分為三種，即分離式、整體式和組合式模型[[5]郝文化，葉裕明等.ANSYS 土木工程應(yīng)用實例［M］.北京：中國水利水電出版社，2005][5]。根據(jù)本工程的特點，采用SOLID65單元進行整體式建模計算。通過開洞前的PKPM電算結(jié)果提取最不利荷載組合施加到ANSYS有限元模型上，建模計算過程如圖3所示，經(jīng)計算有限元模型典型內(nèi)力云圖如圖4所示。

圖3ANSYS建模計算過程圖

圖4剪力墻開洞后內(nèi)力云圖

采用PKPM系列軟件對剪力墻開洞后的結(jié)構(gòu)進行建模計算，洞口兩側(cè)墻肢軸壓比滿足規(guī)范要求。

由于開洞處豎向配筋僅為ø10@200，配筋較少，為保證結(jié)構(gòu)的安全度，計算剪力墻外粘鋼量時不考慮原有配筋。洞口兩側(cè)粘鋼量經(jīng)受力計算并滿足約束邊緣構(gòu)件配筋要求等效配置，洞口上方粘鋼量按同時滿足有限元計算配筋、PKPM計算配筋和構(gòu)造配筋等效配置，所有粘鋼構(gòu)造滿足國家標準圖集《混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造》（06SG311-1）的要求。

各計算方法得到的構(gòu)件內(nèi)力如表1所示。

各計算方法的構(gòu)件內(nèi)力 表1

各計算方法得到的粘鋼量如表2所示。

各計算方法的粘鋼量（） 表2

注：表中洞口兩側(cè)墻肢水平筋及洞口上方連梁豎向箍筋配筋面積為間距150mm內(nèi)的配筋值

2.4剪力墻加固

根據(jù)前面的計算結(jié)果，對開洞剪力墻進行粘鋼加固，剪力墻的粘鋼宜對稱布置在墻體兩側(cè)。

（1）洞口兩側(cè)豎向粘鋼通過等代穿墻高強螺栓錨固于上下樓板處，在洞口周邊外包角鋼邊框，為達到洞口豎邊暗柱效應(yīng)，沿洞口高度方向在豎向粘鋼外層再粘貼水平箍板。粘鋼布置如圖3所示。

圖3 洞口兩側(cè)粘鋼布置圖

（2）洞口上方粘鋼應(yīng)達到連梁效應(yīng),連梁上下縱筋按計算用角鋼等效，連梁兩側(cè)粘鋼量按腰筋構(gòu)造（腰筋配筋率不小于0.3%）確定,箍筋按計算用U型扁鋼箍等效。粘鋼布置如圖4所示。

圖4洞口上方連梁粘鋼布置圖

（3）洞口周邊外包角鋼邊框，角鋼邊框切掉垂直肢向外延伸500mm，墻中被切斷的原受力鋼筋與邊框采用鉆孔塞焊連接，角鋼邊框與混凝土結(jié)合面間后灌環(huán)氧樹脂。

3剪力墻加固施工

剪力墻粘鋼加固施工必須由具備加固資質(zhì)的專業(yè)施工單位完成，剪力墻先加固后開洞，開洞采用無破損技術(shù)，分施工工序逐次開洞，具體施工步驟如下：

（1）在原剪力墻上對擬開洞口放線，對洞口周邊墻體混凝土表面按粘鋼要求進行處理，粘貼洞口兩邊的豎向扁鋼，對洞口兩邊暗柱進行加固，并在下端樓層處用等代穿墻高強螺栓錨固，然后粘貼上端樓層處錨固角鋼，施工工序如圖5所示。

圖5施工工序一

（2）在擬開洞口上方先開洞口1100X600，粘貼洞口上方連梁的U型扁鋼箍，再粘貼上端錨固角鋼，并用等代穿墻高強螺栓錨固，對洞口上方連梁加固，施工工序如圖6所示。

圖6施工工序二

（3）擬開洞口全部鑿開，洞口周邊外包角鋼邊框（豎向角鋼在下），墻中被切斷的原受力鋼筋與邊框采用鉆孔塞焊連接，角鋼邊框與混凝土結(jié)合面間后灌環(huán)氧樹脂，然后沿洞口高度方向粘貼水平箍板及連梁兩側(cè)水平扁鋼，最后打錨栓或射釘，施工工序如圖7所示。

圖7施工工序三

4結(jié)語

該高層住宅底部剪力墻開洞加固后經(jīng)過幾年的使用，工程應(yīng)用情況良好，該工程的加固設(shè)計計算方法和文中提出的在加固施工中應(yīng)遵循的工序和原則對類似的加固工程有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]GB500102010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

[2]GB503672006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006

[3]06SG311-1，混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造（總則及構(gòu)件加固）［S］.北京：中國計劃出版社，2007