土木工程計算機模擬仿真技術應用

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摘要：土木工程規模較大，包含多個項目環節，前期投入較大，涉及到大量人力資源、材料設備的使用，因此，確保工程管理的全面科學，對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、施工進度管理，還有人力資源的配置、安全事故防控等內容，只有做好管理工作，才能夠為企業帶來理想的經濟效益。將計算機模擬仿真技術應用到土木工程管理中，能夠降低管理難度，提高管理效率和質量，是促進施工流程順利開展的有效方式。本文將對計算機仿真模擬技術進行介紹，并分析了其在土木工程管理中的應用概況。

關鍵詞：土木工程；施工結構；計算機技術；模擬仿真；仿真系統；管理應用

1引言

信息化時代下，各種先進前沿的技術不斷涌現，并被廣泛地應用到各領域中，促進了社會生產模式的轉變，顯著地改良了工程建設效果。計算機模擬仿真技術具備多種應用優勢，受到了相關人員的青睞和認可。將該技術應用到土木工程管理中，能夠有效改善管理質量，解決目前土木工程管理體系中的各種問題。我國土木工程數量不斷增多，建設規模也日益擴大，作為城市規劃建設中的重要內容，土木工程建設效果關乎到多方面的利益。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。而利用計算機仿真模擬技術，則能夠有效改善這一局面。筆者將詳細介紹計算機仿真模擬技術的應用原理，以及關鍵事項，希望能為有關人士提供參考。

2計算機模擬仿真技術概述

計算機仿真模擬技術以各種科學知識為原理，并借助計算機中的相關軟件，采用虛擬試驗的手段，來分析管理過程中的各種問題，并給出切實可行的解決方案。其在土木工程中發揮作用，主要是通過構建工程的仿真模型，以實際施工中的各項數據為依據，來設置相應的參數。在土木工程正式施工前，通過計算機模擬仿真技術，可以提前對施工過程有所了解，根據模型計算結果，能夠知道在施工過程中可能會發生的各種意外事故，并且制定科學合理的施工方案。結合模型分析數據，進行不斷的優化改進，這些改變也體現到施工方案的完善上來。分析結果具有一定的定量性，有較高的參考價值。在該技術的實施下，施工人員能夠更加順利地進行施工設計，而且制定的施工方案有較高的可信度，能夠為施工提供可靠的指導。并且設置意外事故防控機制，即使真的發生了，也不至于手忙腳亂，影響到正常施工進度。計算機數值模擬實驗是在計算機中進行的實驗，雖然它不能代替真實的物理實驗過程，但確實是一種極其重要的實驗方法。它是通過大量“個例”來研究特定的物理過程，能夠反復進行，而且能方便地控制和調整參數，在理論研究和實驗之間搭起了一座“橋梁”。數值模擬可以研究一些非常復雜的過程，而理論研究必須做出許多簡化假設才能處理這些過程，簡化則意味著可能丟失許多重要的因素，這就使得數值模擬可以更全面地了解一個物理過程，而且還可能發現新的物理現象。另一方面，數值模擬也能夠為實現觀測方案提供理論的支持，對大型實驗裝置進行評估，對實驗條件或實驗參數進行優化選擇，以避免造成極大的經濟損失和人力浪費。隨著計算機性能的高速發展，數值模擬在各門學科的研究中應用將更加廣泛，起到越來越重要的作用。在實驗過程中，我們會得到大量的數據，引入計算機編程進行實驗數據處理，可以提高實驗效果，為各類工程的開展提供準確可靠的分析結果，促進工程高效開展。

3計算機仿真技術的實現

一般的計算機仿真技術的實現和目標這兩者是密切相連的，而計算機仿真的研究是模型和分析方法的建立與仿真系統的開發。在系統開發過程中，對數學模型的建立和仿真模型的建立再到仿真的實現這些都要考慮到。在實際應用中，如果采用模型行為組合的仿真實現方案的話，就需要一個有各種數學模型的模庫，但是仿真系統的實現要先在考慮模型行為組合研究時才可假設的，同時要選取一個最合適的數學模型，這時如果中間需要更換數學模型，那就得做些復雜的技術處理。

4仿真系統的實現

仿真系統的實現有兩個途徑，一是運用仿真語言進行二次開發，二是直接運用計算機高級語言進行開發。前者運用性比較強，實現仿真比較方便快捷，但是在處理土木工程建設中比較復雜的問題時因為數學模型的復雜而難度很大。我們一般在選擇時采用第二種方法。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，仿真系統有專用和通用之分，專用只需要具備仿真環境就可以，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計算機模擬仿真技術在其他工程中的應用

5.1結構工程施工中的應用

將計算機仿真模擬技術應用到結構工程中，能夠事先對施工環節進行演練，尤其是一些事故頻發的環節。通過分析結果，施工人員能夠掌握引發事故的原因、事故發生后可能造成的影響等，從而可以采取有效的規避措施，提高實際施工過程的規范性，降低意外狀況發生的概率，減輕其造成的不良影響。并且以實際施工數據為依據，可以進行定量分析，為施工方案的制定提供更加直觀的指導，從而提高結構工程施工水平。

5.2巖土工程施工中的應用

采用模擬仿真技術可以找出不同大小泥沙的沉積區域和對應的厚度，達到觀察的目的，這種技術在城市港口設計和河道疏通方面都有重要的指導意義。

6結束語

綜上所述，計算機仿真模擬技術的科技性突出，以各種先進的知識為支持，技術體現出極高的應用價值。尤其是在土木工程中，通過構建工程仿真模型，并進行各種分析計算，得到可靠的分析結果。這為施工方案的制定提供了有效參考，消除了傳統施工設計中的盲目性，提高了施工方案的科學水平，對于施工而言有著明顯的促進作用。計算機軟件的更新速度很快，這意味著計算機模擬仿真技術也在趨于完善。相信在不久的將來，計算機仿真模擬技術能為土木工程的發展提供更大助力，并應用到其他領域中。

參考文獻

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作者：高田冰 單位：東北大學