土木工程計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)應(yīng)用

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摘要：土木工程規(guī)模較大，包含多個(gè)項(xiàng)目環(huán)節(jié)，前期投入較大，涉及到大量人力資源、材料設(shè)備的使用，因此，確保工程管理的全面科學(xué)，對(duì)于土木工程的順利施工有著積極意義。土木工程的管理體系中，不僅包括成本控制、施工進(jìn)度管理，還有人力資源的配置、安全事故防控等內(nèi)容，只有做好管理工作，才能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來理想的經(jīng)濟(jì)效益。將計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)應(yīng)用到土木工程管理中，能夠降低管理難度，提高管理效率和質(zhì)量，是促進(jìn)施工流程順利開展的有效方式。本文將對(duì)計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)進(jìn)行介紹，并分析了其在土木工程管理中的應(yīng)用概況。

關(guān)鍵詞：土木工程；施工結(jié)構(gòu)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；模擬仿真；仿真系統(tǒng)；管理應(yīng)用

1引言

信息化時(shí)代下，各種先進(jìn)前沿的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并被廣泛地應(yīng)用到各領(lǐng)域中，促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，顯著地改良了工程建設(shè)效果。計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)具備多種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，受到了相關(guān)人員的青睞和認(rèn)可。將該技術(shù)應(yīng)用到土木工程管理中，能夠有效改善管理質(zhì)量，解決目前土木工程管理體系中的各種問題。我國土木工程數(shù)量不斷增多，建設(shè)規(guī)模也日益擴(kuò)大，作為城市規(guī)劃建設(shè)中的重要內(nèi)容，土木工程建設(shè)效果關(guān)乎到多方面的利益。目前土木工程管理體系中還存在一些缺陷，限制了施工的高效開展。而利用計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，則能夠有效改善這一局面。筆者將詳細(xì)介紹計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的應(yīng)用原理，以及關(guān)鍵事項(xiàng)，希望能為有關(guān)人士提供參考。

2計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)以各種科學(xué)知識(shí)為原理，并借助計(jì)算機(jī)中的相關(guān)軟件，采用虛擬試驗(yàn)的手段，來分析管理過程中的各種問題，并給出切實(shí)可行的解決方案。其在土木工程中發(fā)揮作用，主要是通過構(gòu)建工程的仿真模型，以實(shí)際施工中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)為依據(jù)，來設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。在土木工程正式施工前，通過計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)，可以提前對(duì)施工過程有所了解，根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，能夠知道在施工過程中可能會(huì)發(fā)生的各種意外事故，并且制定科學(xué)合理的施工方案。結(jié)合模型分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行不斷的優(yōu)化改進(jìn)，這些改變也體現(xiàn)到施工方案的完善上來。分析結(jié)果具有一定的定量性，有較高的參考價(jià)值。在該技術(shù)的實(shí)施下，施工人員能夠更加順利地進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，而且制定的施工方案有較高的可信度，能夠?yàn)槭┕ぬ峁┛煽康闹笇?dǎo)。并且設(shè)置意外事故防控機(jī)制，即使真的發(fā)生了，也不至于手忙腳亂，影響到正常施工進(jìn)度。計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)是在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，雖然它不能代替真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)過程，但確實(shí)是一種極其重要的實(shí)驗(yàn)方法。它是通過大量“個(gè)例”來研究特定的物理過程，能夠反復(fù)進(jìn)行，而且能方便地控制和調(diào)整參數(shù)，在理論研究和實(shí)驗(yàn)之間搭起了一座“橋梁”。數(shù)值模擬可以研究一些非常復(fù)雜的過程，而理論研究必須做出許多簡(jiǎn)化假設(shè)才能處理這些過程，簡(jiǎn)化則意味著可能丟失許多重要的因素，這就使得數(shù)值模擬可以更全面地了解一個(gè)物理過程，而且還可能發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象。另一方面，數(shù)值模擬也能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)觀測(cè)方案提供理論的支持，對(duì)大型實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行評(píng)估，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件或?qū)嶒?yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，以避免造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和人力浪費(fèi)。隨著計(jì)算機(jī)性能的高速發(fā)展，數(shù)值模擬在各門學(xué)科的研究中應(yīng)用將更加廣泛，起到越來越重要的作用。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們會(huì)得到大量的數(shù)據(jù)，引入計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，可以提高實(shí)驗(yàn)效果，為各類工程的開展提供準(zhǔn)確可靠的分析結(jié)果，促進(jìn)工程高效開展。

3計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

一般的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和目標(biāo)這兩者是密切相連的，而計(jì)算機(jī)仿真的研究是模型和分析方法的建立與仿真系統(tǒng)的開發(fā)。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，對(duì)數(shù)學(xué)模型的建立和仿真模型的建立再到仿真的實(shí)現(xiàn)這些都要考慮到。在實(shí)際應(yīng)用中，如果采用模型行為組合的仿真實(shí)現(xiàn)方案的話，就需要一個(gè)有各種數(shù)學(xué)模型的模庫，但是仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)要先在考慮模型行為組合研究時(shí)才可假設(shè)的，同時(shí)要選取一個(gè)最合適的數(shù)學(xué)模型，這時(shí)如果中間需要更換數(shù)學(xué)模型，那就得做些復(fù)雜的技術(shù)處理。

4仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)途徑，一是運(yùn)用仿真語言進(jìn)行二次開發(fā)，二是直接運(yùn)用計(jì)算機(jī)高級(jí)語言進(jìn)行開發(fā)。前者運(yùn)用性比較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)仿真比較方便快捷，但是在處理土木工程建設(shè)中比較復(fù)雜的問題時(shí)因?yàn)閿?shù)學(xué)模型的復(fù)雜而難度很大。我們一般在選擇時(shí)采用第二種方法。作為典型的仿真軟件的功能覆蓋和其他的軟件不一樣。從功能上說，仿真系統(tǒng)有專用和通用之分，專用只需要具備仿真環(huán)境就可以，通用得需要具備仿真語言和程序包，才能滿足開放性的需要。

5計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)在其他工程中的應(yīng)用

5.1結(jié)構(gòu)工程施工中的應(yīng)用

將計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)應(yīng)用到結(jié)構(gòu)工程中，能夠事先對(duì)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行演練，尤其是一些事故頻發(fā)的環(huán)節(jié)。通過分析結(jié)果，施工人員能夠掌握引發(fā)事故的原因、事故發(fā)生后可能造成的影響等，從而可以采取有效的規(guī)避措施，提高實(shí)際施工過程的規(guī)范性，降低意外狀況發(fā)生的概率，減輕其造成的不良影響。并且以實(shí)際施工數(shù)據(jù)為依據(jù)，可以進(jìn)行定量分析，為施工方案的制定提供更加直觀的指導(dǎo)，從而提高結(jié)構(gòu)工程施工水平。

5.2巖土工程施工中的應(yīng)用

采用模擬仿真技術(shù)可以找出不同大小泥沙的沉積區(qū)域和對(duì)應(yīng)的厚度，達(dá)到觀察的目的，這種技術(shù)在城市港口設(shè)計(jì)和河道疏通方面都有重要的指導(dǎo)意義。

6結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的科技性突出，以各種先進(jìn)的知識(shí)為支持，技術(shù)體現(xiàn)出極高的應(yīng)用價(jià)值。尤其是在土木工程中，通過構(gòu)建工程仿真模型，并進(jìn)行各種分析計(jì)算，得到可靠的分析結(jié)果。這為施工方案的制定提供了有效參考，消除了傳統(tǒng)施工設(shè)計(jì)中的盲目性，提高了施工方案的科學(xué)水平，對(duì)于施工而言有著明顯的促進(jìn)作用。計(jì)算機(jī)軟件的更新速度很快，這意味著計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)也在趨于完善。相信在不久的將來，計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)能為土木工程的發(fā)展提供更大助力，并應(yīng)用到其他領(lǐng)域中。

參考文獻(xiàn)

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作者：高田冰 單位：東北大學(xué)