BIM 技术在《桥梁工程》教学中的应用

【摘要】《桥梁工程》是土木工程专业道桥方向的一门核心专业课程。桥梁结构体系复杂多变，在理解桥梁的构造及施工要点时需要具有丰富的空间想象力，但传统教学方法很难将结构构造复杂，空间立体感要求很高的桥梁讲解透彻。BIM 技术可视性、模拟性、协调性、优化性和可出图性的特点可以将复杂的桥梁构造变得立体化，可实现可视化教学、情景式教学、自主化学习，有助于同学们积极主动学习，教学效果得到大大提高。本文结合《桥梁工程》课程特点及自身的教学经验，探讨了 BIM 技术在《桥梁工程》教学中的应用。

【关键词】BIM 技术；桥梁工程；应用

1 BIM 技术

BIM 技术通过建立三维参数模型仿真模拟工程项目各项信息数据，实现信息共享和全寿命周期、全方位管理，使各方建设主体协同工作，从而有效地提高生产效率和降低工程造价。BIM 技术在我国工程应用的时间并不长，但已表现出了较强的应用价值。

其可视性、模拟性、协调性和优化性的特点可以使工程项目的设计与施工更加完善。《桥梁工程》教学应紧跟行业发展步伐，应用BIM 技术既可以提高教学质量，也适应企业对专业技术人才的迫切需求。

2《桥梁工程》课程特点

《桥梁工程》是土木工程专业道桥方向的一门核心专业课程。

同学们在学习《材料力学》、《结构力学》、《结构设计原理》等必修课程的基础上，通过对本课程的学习，掌握我国常用桥梁的设计和构造原理、计算理论和分析方法，并熟悉有关桥梁施工方面的知识。

桥梁结构的自身特点决定《桥梁工程》是一门实践性很强的课程，但目前大学教育的实践环节并未得到应有的重视，同学们普遍实践锻炼不足。桥梁建设技术迅速发展，这就要求教师时时关注桥梁工程的最新发展动态从而及时更新教学内容。桥梁设计环节中需进行复杂的力学计算，这就需要同学们把《材料力学》、《结构力学》和《混凝土结构设计原理》等专业基础课程学好。与房屋建筑结构相比，桥梁结构体系更加复杂多变，在理解桥梁的构造及施工要点时需要具有丰富的空间想象力。传统教学方法很难将结构构造复杂，空间立体感要求很高的桥梁讲解透彻。

从以上特点可以看出，想要学好《桥梁工程》需要同学们和教师的共同努力，桥梁工程是一项复杂的系统工程，包括规划、勘测、设计、施工、检测等许多环节，如何在有限的教学时间中使同学们掌握课程要求的知识技能对教师是一个挑战。

3《桥梁工程》教学中应用 BIM 技术的优势

针对上述对《桥梁工程》课程特点的分析，本文结合自身教学经验探讨《桥梁工程》教学中应用 BIM 技术较传统教学方法的优越性。

3.1 实现可视化教学

桥梁结构体系复杂多变，技术难度大，《桥梁工程》课程教学中又一直缺乏直观的教学载体。以施工图为载体，需要同学们能够立体想象出桥梁的具体构造形式，这对同学们的要求很高。通过 BIM 三维建模技术，可以将 2D 施工图纸转变成三维实体模型。

如果理解有偏差，做出的三维模型和图纸不符，BIM 技术可视性的特点就可以帮助同学们及时发现并做相应调整。同学们在可视化情境下学习互动，自然可以大大提高教学效果。

BIM 技术的可出图性又能够将三维桥梁模型二维化，在任意位置剖切三维实体模型，可自动导出该剖面的 2D 电子图纸并打印成纸质图纸。这时同学们可以和施工图纸进行核对，确保自己准确理解图纸，老师也能够轻易把握同学们对知识的掌握水平。

从纸质 2D 施工图到三维实体模型再导出二维纸质图纸，看似又回到了原点，实际上是极大地提高了桥梁结构识图的有效性，说明同学们已消化吸收了这部分知识。

3.2 实现情景式教学

传统的情景式教学是利用图片、施工动画、施工现场视频等多媒体教学手段模拟实际工作环境状态，或者组织同学们到施工一线参观实习。图片、动画、视频等教学手段局限较多无法展示各种桥梁施工的真实场景，而外出参观实习组织实施起来又比较困难。虽然目前高校都非常重视实践教学，为此加强校企合作，尽量与相关企业建立实习基地，让同学们亲身参与到具体的施工过程中，提高他们理论联系实际的能力。但桥梁施工项目部环境较恶劣、安全隐患多，接受实习学生条件有限，所以通过现场参观实习也很难达到掌握桥梁整个施工过程的教学目标。

BIM 技术模拟性的特点可以解决教学中同学们参观实习组织困难的问题。将三维桥梁模型导入专业的施工模拟软件中，生动直观地模拟整个建造过程或者重要工序，依据施工方案和相应的施工规范同学们可以有效分析复杂结构施工工序、施工质量控制措施以及预制构件吊装程序的合理性。在电脑上进行虚拟建造既不存在安全隐患，又同样营造了一种身临其境的真实感，增强同学们对桥梁工程的立体感性认识和实践动手能力。

3.3 促进学生自主化学习

BIM 技术协调性与优化性的特点可以帮助同学们提高理解分析建模成果的能力，进而进行自我检査以及纠正偏差，实现自我学习自我优化的目的。通过 BIM 技术建立的桥梁模型，其尺寸完全来源于实际的施工图纸，如果建模正确，必然是协调一致的。

如果同学们没有完全理解图纸，创建的三维模型可能与图纸不符，此时可以自行检查模型准确性并做相应调整，从而实现自我优化学习。

将三维桥梁模型导入专业的施工模拟软件中，生动直观地模拟整个建造过程或者重要工序，依据施工方案和相应的施工规范同学们可以有效分析复杂结构施工工序、施工质量控制措施以及预制构件吊装程序的合理性。利用 BIM 软件进行模拟验证，课程教学形象生动，在这个过程中同学们始终是主导地位，同学们兴趣较高，愿意主动思考遇到的问题，这能够发挥其主观能动性，提高学习积极主动性和动手能力。

3.4 增强教师的教学能力

目前高校过于重视论文而工程实践未得到应有的重视，导致高校教师存在一个普遍的问题就是重理论轻实践，虽然理论基础比较扎实深厚，自学能力也可以，但基本上仅限于理论，动手能力较差，缺乏实践锻炼。桥梁工程技术迅速发展，这就要求教师时时关注桥梁工程的最新发展动态从而及时更新教学内容。BIM技术在课堂教学中的应用激起了专业教师学习新技术的热情，为其提供与行业中新技术接轨的机会，为培养适应社会需求的技术人才提供了平台。

4 总结及展望

BIM 技术作为目前桥梁工程中的最前沿技术之一，应用效果突出，可视性、模拟性、协调性、优化性和可出图性的特点势必让其在未来桥梁行业中扮演更为重要的角色。BIM 技术可视性、模拟性、协调性、优化性和可出图性的特点可以将复杂的桥梁构造变得立体化，可实现可视化教学、情景式教学、自主化学习，有助于同学们积极主动学习，教学效果得到大大提高。然而对教学环境和设备要求较高，现阶段桥梁工程课程教学中的 BIM 技术应用仍处于探索阶段，但相信在国家政策的鼓励下，随着对其研究的更加深入，BIM 技术将会在桥梁工程教学中发挥更大的价值。

参考文献：

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