水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用

水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用摘要：水力學(xué)是在人類在不斷的實踐中逐步開展起來的水力學(xué)是一門技術(shù)科學(xué)，它是力學(xué)的一個分支。水力學(xué)所研究的根本規(guī)律有兩大主要組成局部。一是關(guān)于液體平衡的規(guī)律，她研究液體處于靜止狀態(tài)時，作用于液體上的各種力之間的關(guān)系，這一局部稱為水靜力學(xué)；二是關(guān)于液體運動的規(guī)律，它研究液體在運動狀態(tài)時，作用于液體上的力與運動要素之間的關(guān)系，以及液體的運動特征與能量轉(zhuǎn)換等，這一局部稱為水動力學(xué)。在實際生活中處處離不開水力學(xué)，水利發(fā)電、河道疏通、引水工程、以及各種工程建筑都要考慮水力的影響。在土木工程中，各種工程與水力學(xué)的關(guān)系更為密切，房屋建筑、道路橋梁等建筑都離不開水力學(xué)的理論指導(dǎo)。在歷史上有很多水力學(xué)在工程中應(yīng)用的例子。趙州橋，建于隋朝年間公元595年~605年，由著名匠師李春設(shè)計建造，距今已有約1500年的歷史，是當今世界上現(xiàn)存最早、保存最完整的古代敞肩石拱橋。在橋上大拱的兩肩上，各有兩個小拱。這是創(chuàng)造性的設(shè)計，不但節(jié)約了石料，減輕了橋身的重量，而且在河水暴漲的時候，還可以增加橋洞的過水量，減輕洪水對橋身的沖擊。這里巧妙的運用了水力學(xué)，使得石橋更為耐用。都江堰，始建于秦昭王末年(約公元前256～前251)，是蜀郡太守李冰父子在前人鱉靈開鑿的根底上組織修建的大型水利工程，由分水魚嘴、飛沙堰、寶瓶口等局部組成，兩千多年來一直發(fā)揮著防洪灌溉的作用。都江堰水利工程充分利用當?shù)匚鞅备?、東南低的地理條件，根據(jù)江河出山口處特殊的地形、水脈、水勢，乘勢利導(dǎo)，無壩引水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共為體系，保證了防洪、灌溉、水運和社會用水綜合效益的充分發(fā)揮。在都江堰的工程中處處可見水力學(xué)的應(yīng)用，這為水力學(xué)在土木工程中的開展起到了巨大的作用。在現(xiàn)代社會中，各種建筑層出不窮，水等流體作用對工程的影響也越來越重要，隨著工程難度的提高，對水力作用的要求也越來越嚴苛。房屋建筑，地下水是最普遍的結(jié)構(gòu)影響源，集中表現(xiàn)為對地基根底的影響。如果設(shè)計時對建筑地點的地下基地上水文情況了解不到位，地下水一旦滲流會對建筑物周圍土體穩(wěn)定性造成不可挽救的破壞，進而嚴重影響地基穩(wěn)定，地基的的破壞對整個建筑主體來說是壽命倒計時的開始。一些人為的加固可能及耗材費力，又收效甚微。地下水的浮力對結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工有不容無視的影響，結(jié)構(gòu)抗浮驗算與地下水的性狀、水壓力和浮力、地下水位變化的影響因素及意外補水有關(guān)。對于這些嚴重影響建筑物壽命和甚至涉及人生平安的有水的流動性造成問題可以通過水力學(xué)知識在建筑物的實際和施工之前給以正確的設(shè)計與施工指導(dǎo)。防止施工時出現(xiàn)基坑坍塌等重大問題，也能防止施工結(jié)束后基地抵抗地下水滲流能力差的問題。在房屋建筑中的另一些方面如水景景觀供水，暖氣水管網(wǎng)供水等問題中，通過流體力學(xué)的科學(xué)計算，會對這些在具體實施的過程中可能出現(xiàn)的問題給出科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。不單是在房屋建筑上，在土木工程的道橋工程上水力學(xué)也至關(guān)重要。道路橋梁是關(guān)乎民生，國防建設(shè)的重大工程，它的平安性可靠性更是重中之重。此外，由于路橋的造價很高，且修建需要一定的時間，因此大多數(shù)的路橋設(shè)計使用年限是很長的。在這么長的時間里，經(jīng)受水流的長時間的侵蝕作用，要保持極高的結(jié)構(gòu)強度與結(jié)構(gòu)健康性。那么對這些侵蝕的來源有準確的了解定性，還要有確切的數(shù)據(jù)一邊結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選用作參考就顯得尤為重要。這些重要工程在施工，使用和維護當中最普遍的是遇到水流的影響。對于公路，鋪設(shè)時的選址與路基穩(wěn)定性都會受到水的影響，施工與使用過程中對于集聚水的的及時排除以消除對路面影響，此外還要考慮路邊滲水問題等等。這些客觀存在的問題都會對公路的建設(shè)保養(yǎng)長生很大影響。對于橋來說，由于其建筑環(huán)境的特殊性，流水影響就是它的主要問題，水流的持續(xù)性對橋墩來說是持續(xù)性破壞，這是不可防止的，尤其是對于多雨地區(qū)，突發(fā)性的大水對橋墩的穩(wěn)定更是嚴峻的考驗。只有充分考慮了這些水力學(xué)問題，才能使我們的工程更加平安、耐用。由此可見，水力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用是及其廣泛的，并且是不可缺少的。有了水力學(xué)的理論支撐，才能使我們的建筑施工更加的科學(xué)、便利，才能使建筑更加平安可靠。當然，水力學(xué)的運用不僅僅是在土木工程上，在生產(chǎn)、生活的各個地方都會運用到水力學(xué)，我相信隨著社會的開展，水力學(xué)也會取得更大