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(guī)模較大，包含多個項目環(huán)節(jié)，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(yè)帶來理想的經(jīng)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(tǒng)；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(xiàn)，并被廣泛地應用到各領域中，促進了社會生產(chǎn)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(yōu)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(shù)量不斷增多，建設規(guī)模也日益擴大，作為城市規(guī)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(fā)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(shù)據(jù)為依據(jù)，來設置相應的參數(shù)。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(jù)模型計算結果，能夠知道在施工過程中可能會發(fā)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(shù)據(jù)，進行不斷的優(yōu)化改進，這些改變也體現(xiàn)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(fā)生了，也不至于手忙腳亂，影響到正常施工進度。計算機數(shù)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(shù)，在理論研究和實驗之間搭起了一座“橋梁”。數(shù)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(shù)值模擬可以更全面地了解一個物理過程，而且還可能發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象。另一方面，數(shù)值模擬也能夠為實現(xiàn)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(shù)進行優(yōu)化選擇，以避免造成極大的經(jīng)濟損失和人力浪費。隨著計算機性能的高速發(fā)展，數(shù)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(shù)據(jù)，引入計算機編程進行實驗數(shù)據(jù)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(xiàn)

一般的計算機仿真技術的實現(xiàn)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(tǒng)的開發(fā)。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，對數(shù)學模型的建立和仿真模型的建立再到仿真的實現(xiàn)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(xiàn)方案的話，就需要一個有各種數(shù)學模型的模庫，但是仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)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(shù)學模型，這時如果中間需要更換數(shù)學模型，那就得做些復雜的技術處理。

4仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)

仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)有兩個途徑，一是運用仿真語言進行二次開發(fā)，二是直接運用計算機高級語言進行開發(fā)。前者運用性比較強，實現(xiàn)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(shù)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(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(huán)節(jié)進行演練，尤其是一些事故頻發(fā)的環(huán)節(jié)。通過分析結果，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。并且以實際施工數(shù)據(jù)為依據(jù)，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(qū)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(xiàn)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(tǒng)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(fā)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