浅谈基于桥梁信息模型(BIM)的《桥梁施工》课程改革

【摘 要】随着BIM技术在桥梁工程领域的不断推进，迫使培养一线施工人员的高职院校对基于桥梁建筑信息模型的《桥梁施工》课程进行改革。针对《桥梁施工》课程的教学现状及BIM技术在桥梁工程领域的应用情况，文章结合了适合完成教学任务的桥梁建模软件，具体介绍了桥梁信息模型在《桥梁施工》课程中的应用。

【关键词】桥梁施工 课程 BIM 改革

2015年度陕西高等教育教学改革研究项目（重点），项目名称：BIM技术在道路桥梁工程技术专业教学改革中的应用研究与实践，项目编号：15Z31。

中图分类号：G712

引 言

2015年7月1日，住房城乡建设部了《推进建筑信息模型应用指导意见》，要求到2020年末，特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称。近两年，我国BIM技术的发展可谓是日新月异，不仅仅在房屋建筑领域，而且在公路及铁路领域的发展也非常快。在这种形势下，促使从事高职教育的工作者们开始思考BIM技术对于教学工作有什么帮助？《桥梁施工》课程对于高职层次的学生而言是接受比较困难的一门课程，如果在《桥梁施工》课程中引入建筑信息模型将会是该课程一次非常大的变革。

二维多媒体教学资源的局限性

1.桥梁结构种类非常多，包括梁桥、拱桥、刚架桥、悬索桥、组合体系桥五种基本桥型，每种桥型下又分为好多种类型，如梁桥又可以分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥，仅仅依靠二维多媒体资源很容易使学生在各种相似桥型之间造成混淆。

2.桥梁的各种零构件非常多，大的方面来分有五大部件和五小部件，再细化部件数不胜数，如伸缩缝、防撞挡块、箱型梁等，仅仅利用多媒体资源使学生的认知片面化，对结构的三维造型不能够全面掌握。

3.桥梁结构中的钢筋布置非常复杂，有构造钢筋、受力钢筋，受力钢筋中又包含普通受力钢筋和预应力钢筋，这其中预应力钢筋的布置是非常复杂的，绝大多数都是呈曲线布置的，与其他钢筋的相对位置利用二维多媒体资源很难展现清楚。

桥梁三维多媒体资源的开发

BIM技术在建设工程各种领域的应用越来越广泛，BIM技术的载体就是各种各样的三维实体模型。将结构物（如房屋、厂房、轨道板、隧道、桥梁）根据图纸在建模软件中按照1：1的比例构建起来，可以720°无死角地对结构物各个部位的构造进行展示，可以依据模型提取指定部位的工程量，可以给指定部位模型添加相应的施工信息，成为名副其实的建筑信息模型。满足课程所有要求功能的桥梁三维多媒体资源如图1所示。它的优越性主要表现在以下几个方面：

⑴可以实现各个桥梁构件全方位无死角的展示，比如桥梁桥面铺装中的伸缩缝，不仅可以通过视角的切换展示伸缩缝的整体外观，另外对于伸缩缝中的弹条、钢构件等零件通过隐藏/显示功能可以单独或一起全面展示。

⑵可以通过三维模型进行二维出图，展示桥梁的立面、侧面和横断面，与传统的施工图纸有效对应。

⑶以往在教学中常用的施工动画或者视频多数是施工单位与动画公司合作制作的某个工程项目的施工动画，着重于施工工艺的完整性，而对教学工作的针对性满足不了教学的需求。利用三维模型可以开发三维施工动画，如法国达索公司的建模软件CATIA就可以与动画制作软件DELMIA实现无缝对接，这是二维多媒体资源无法办到的。

BIM技术在《桥梁施工》课程中的应用

1.建模软件的选用

通过BIM技术对《桥梁施工》课程进行改革，必须合理选择相应的建模软件。目前市场上还没有专门针对桥梁工程开发的建模软件，只能通过其他行业的建模软件对桥梁工程进行建模。常用的桥梁建模软件有Autodesk公司出品的Revit和Dassault公司出品的Catia。要求建模软件具备以下功能：

⑴具有良好的表现能力，可以完成对于不同桥型的桥梁的建模工作。

⑵有利于进一步开发三维动画。

⑶有利于进一步进行施工管理工作，如进度管理、材料管理。

2.依靠桥梁建筑信息模型的课程改革

⑴教师可以根据教学内容以不同的模型作为载体完成教学任务，教学任务设计及教学手段更加多样化。如桥台的构造一直是教学过程中学生难以理解的一个知识点，引入建筑信息模型，不仅可以展示桥台整体模型，而且还可以展示桥台各个部件，如图2所示。利用桥梁建筑信息模型，教师可以布置相应的教学任务，如某个部位工程量的复核，学生计算出来的量可以直接与模型提取的量进行对比，大大缩短了教师的备课时间。

⑵可以通过桥梁建筑新模型在教室就进行施工技术交底，大大缩短了学生阅读施工资料的时间，各种施工情况、地质、结构等一目了然，如图3。相当于在施工现场给学生交代施工步骤，而且随着讲解进度相应的结构实体也是按照真实施工进度逐步完成的，给学生提供了一种真实的体验，不仅使学生掌握相应的施工方法而且可以让学生验证这种施工方法的准确性，并能够提出合理化的施工建议，是传统教学办不到的，身临其境才能行知合一。图4展示了连续梁悬臂施工所划分的施工阶段，可以按照施工过程让不同的阶段先后出现。

⑶钢筋的构造一直是学生学习的难点，引入桥梁信息模型，将其变成一件很简单的事情，如图5所示。

结论及展望

BIM技术在工程领域的推进势不可当，同样作为与工程行业密切相关的高职课程在BIM技术的引导下的改革也是势在必行。通过改革，《桥梁施工》课程的学习更加适合高职层次的学生，将以往大量花在该课程上的时间可以用于培养其他技能，使课堂与工地真正地实现零对接，学生毕业以后就是一位很有施工经验的桥梁技术人员。但是同时也对教授《桥梁施工》课程的教师提出了更高的要求，教师不仅要具备更高更全面的专业素养，而且还要懂得建模软件的应用及开发。目前《桥梁施工》课程的改革紧紧依托于Catia软件，基于动画软件Delmia的课程改革还需要进一步推进。

参考文献：

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[2]杨咏漪、徐勇、陈列：《沪昆客专北盘江特大桥BIM应用研究》，《铁路技术创新》2014年第5期，第54-58页。

[3]朱劲松：《面向卓越工程师培养的桥梁施工课程教学改革和实践》，《高等建筑教育》2012年第3期，第71-74页。

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[5]吴金荣：《桥梁施工课程教学改革研究》，《高等建筑教育》2008年第2期，第80-82页。

作者单位：陕西铁路工程职业技术学院道桥工程系 陕西渭南