高等数学在土木工程中的应用分析

蒋逸祥

摘 要： 土木工程专业一直以来都备受青睐，不论是高三的毕业生还是要上职业技术的学生都对土木工程这个专业情有独钟。土木工程专业是新时期社会发展的必备基础专业，在对它的研究和探索过程中高等数学在其中拥有不可估量的地位。这篇文章中高等数学用于土木工程专业中发挥其功能，体现其分量，成为土木工程不可分割的一部分。

关键词： 高等数学；土木工程；应用分析

一、高等数学的概念及重要性

1.高等数学的概念

高等数学是一种相较于初等数学比较高级的一种数学，是初等数学里面学习的对象和学习方法比较复杂和繁琐的部分。从广泛的意义上来说，除了初等数学的数学知识都属于高等数学的范围，当然，这个定义也不是绝对的，有的人习惯将中学阶段的数学中比较困难的部分，如几何、代数以及代数和几何都同时存在的问题划分为中等数学，介于初等数学和高等数学之间，作为两者之间的过度，使学习者能够平稳地从小学阶段的初等数学过度到大学阶段的高等数学。

2.高等数学的重要性

高等数学是大学必修课之一，它不仅用于日常的课本知识中，还用于各种建筑物的精确测量中。在土木公程中也极其重要。当计算所需密度、距离、误差分析、变量和非变量时只能用到高等数学的线性代数的知识点。空间的解析几何也要求是施工者在图纸上先行画出其空间立体几何并算出它所占用的空间大小，才好进行下一步的施工。

3.高等數学与土木工程的关系

土木工程专业是一门专门培养能够掌握流体力学、工程力学以及岩土力学等学科知识的人才的学科。培养出来的土木专业的人才要能够拥有基本的土木方面的知识，比如工程的设计、规划、开发、研究以及施工管理的能力等等。而这些工程的运行离不开高等数学对其计算、规划、判断和整理结果。无论哪一个环节都要用到高等数学所涉及的知识，可见，高等数学和土木工程可谓是密不可分。

二、高等数学在土木工程中的应用

1.高等数学在土木测绘专业中的应用

在现阶段的工程建设中，必须与时代相结合，充分利用已有学科成熟的知识来辅助土木工程的进行，而高等数学就是一门能够与土木工程紧密结合的学科。但是高等数学在于具体的工程专业进行结合的时候，不能够充分利用高等数学的优势去指导工程的活动以及实践的进行，但受多方面因素的制约经过很长时间的探究才发现高等数学与土木工程在实际的操作中的联系。根据高等数学的相关知识，函数关系中的变量之间的误差与函数的误差之间的关系，忽略掉一些细微的因素，可以看做是函数的全微分来处理，这样就可以得出误差的传播定理。而根据土木工程的相关知识，工程建设各个阶段的投资关系的影响、工程计划进行变更的影响以及土壤的密度与压实的力度之间的关系等土木工程中测绘类的专业的计算量十分巨大，对于高等数学的需求量也比较大。因此将高等数学与土木测绘专业进行结合是十分有利的，两者之间的结合性和互补利用性比较强，合理地使用高等数学能够让土木测绘变得更加地简单。

2.高等数学在土木工程中的应用

高等数学在土木工程的应用主要是在结构力学、结构设计以及对材料的一些性能进行演算预计的时候会用到。例如，在计算一些具有柱型结构的建筑立面的柱子的承受压力的时候就可以使用高等数学中微积分的知识，在计算建筑的结构的高度的时候也可以使用高等数学中的微积分方程中的未分化知识才能够得出解来；在计算建筑材料的性能、建筑材料的各个系数的时候都需要使用高等数学中的很多知识以及大量的计算实验才能计算出来。一般在高数上面有一些在工程中应用的例子，例如，最小二乘法在工程中会有些运用的，测管道摩阻系数，拉索吊杆k值的标定都要用到这个理论。有限元分析中（要成为有限元分析高手的话）要用到矩阵的知识。特别是微分方程在工程中有些理论的推导都是会用到的。比如桥梁的设计、土木的检测与评估，以及一些专业的土木软件的应用。这些都需要很好的高数分析理论，比如大坝的变形监测，现在最流行的就是小波理论、灰色理论、卡尔曼滤波理论，这些理论的依托就是一些积分，一些很高深的高数专业知识、统计知识。特别是一些专业软件，在现实中，很多行内人出错不是不会用软件，而是对结构的不理解，究其原因是不能用很好的数学、力学知识去分析。木工程设计需要大量运算，所以高等数学在土木工程中的地位很高。

3.提高高等数学在土木工程中应用的意见和建议

首先，明白高等数学的相关概念以及其作用和优势，清楚在土木工程建设的过程中，哪些环节需要运用高等数学，只有这样才可以将高等数学与土木工程的建设完美结合。要想将高等数学与土木工程进行完美的结合，首先土木工程的建筑人员应该要知晓这两者分别是什么东西，具有哪些概念、环节，具有哪些优势，因此，要先分别了解高等数学与土木工程。就高等数学而言，相关人员需要了解高等数学的概念、作用、特征以及其可以运用于社会生产、生活实践的可能性。只有对高等数学掌握透彻，理解清楚，才可以实现将高等数学运用于社会生活。然后，要了解土木工程这一社会实践，要知晓土木工程在建设过程中包括哪些环节，需要运用哪些材料，需要遵循哪些基本的准则。所以，一定要对土木工程的相关内容进行分析，知晓土木工程建设过程中在哪些环节可以运用高等数学。只有在对土木工程和高等数学这两方面都有一个很好把握的基础上，才可以将高等数学更好的运用于土木工程建设之中。其次，在将高等数学运用与土木工程设计与建设的过程中，一定要把握好相关运用规律与准则，要结合土木工程建设的具体实际情况，然后，充分发挥高等数学的优势与特点，进而，帮助解决土木工程建设过程中遇到的问题。只有充分发挥高等数学的作用，科学合理的将高等数学运用于土木工程之中，才可以实现高等数学作用的充分发挥，提高高等数学运用的效率。除此之外，在开展土木工程建设的过程中一定要积极运用高等数学，重视高等数学在土木工程建设过程中作用的发挥。

三、结论

通过调查和研究我们发现很多人即便在试卷上取得了很好的成绩，但在实际运用中却不是太好。说明高等数学的精髓大家并没有掌握，要将课本知识很好的运用到实际操作中才能够体现高等数学的真正价值。而现在学生所缺乏的就是在专业学习和实际工作中解决数学问题时十分困难并不能够灵活运用知识概论解决相应问题。同时，高等数学的教材编写的重点比较多而且复杂，许多常见的土木工程中需要用到的测量、建造、评估操作和实践过程都需要用到的常见的知识点都不是学习里面的考核重点，很多都是一笔带过，大部分的学生在学习专业课的时候以及毕业后的实际应用中往往用已学的知识来解决问题。而正确的掌握高等数学也会在实际运用中用到。

结束语：随着二十一世纪的科学和经济的不断发展，整个世界都在高速向前进，土木工程的发展也越来越快，越来越受到重视。而我国现阶段教育中，高等数学是其中的必修课之一，如何将高等数学和土木工程很好的结合在一起是我们最终的研究目的，高等数学在其中是最重要的不可缺少的一环希望高等数学和土木工程的结合能够创造出更新、更有经济效益、更能服务人民的建筑和工程。

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