铁路工程大跨径桥梁工程论文

摘要：在进行大跨度桥梁施工过程中，会通过施工控制手段，保证施工实际状态和理想设计状态的吻合程度。为确保施工控制手段应用质量，对各种控制不确定因素展开分析，并制定出针对性应对策略显得极为重要。通过对各项不确定因素具体情况的分析，对大跨径桥梁施工控制不确定因素方式方法展开深入性探究，旨在提升施工不确定因素控制水平，保证大跨径桥梁工程施工质量。今天小编给大家找来了《铁路工程大跨径桥梁工程论文 (精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

铁路工程大跨径桥梁工程论文 篇1：

论述铁路工程大跨径桥梁工程的施工技术

摘要：铁路是我国重要的交通途径之一，多用于长途运输。铁路工程大跨径桥梁工程的建设是我国铁路道路建设中的重要组成部分。为保证大跨径桥梁工程的工程质量达到标准，对施工技术的要求也较高，要对施工中的每一个环节做到精准的控制，并且要对施工的要点进行完整的掌握。本文就对铁路工程大跨径桥梁工程的施工技术进行探讨，分析在工程建设当中的施工技术的重要作用。

关键词：铁路工程;大跨径桥梁;施工技术;基础工程;索塔工程

一、铁路工程大跨径桥梁工程施工技术

铁路工程中的大跨径桥梁工程是一项耗時长、难度高的施工项目，其中包括很多类型的桥梁建设，例如斜拉桥、悬索桥、拱桥等。大跨径桥梁的工程质量直接影响到桥梁投入使用后的情况，对交通运输有着较大的影响。因此，施工技术在桥梁工程中的操作发挥，是保证大跨径桥梁工程质量的关键所在，也是确保整个铁路工程整体的施工质量。下面我们将对铁路工程大跨径桥梁工程中具体的施工技术进行详细的介绍：

1、基础工程施工技术。基础工程施工技术是整个工程施工中的关键内容，是大跨径桥梁工程建设的基础，对整个工程起到铺垫的作用。基础工程施工技术中要掌握两个施工要点，目的在于可以提高工程的质量水平。

①承台：承台是桩与柱或者墩之间联系的部分，在基桩顶部设置的钢筋混凝土平台。主要是为承受由墩身传递出的荷载。在对承台的建设中，要注意承台是要设置在深水中，要被水全部覆盖。这样承台除了承受墩身的重量外，还要承受来自水带来巨大的压力。这样明显加大了承台的施工难度。目前，承台的施工建设是用钢套箱，利用吊装的方式，可以在水下完成整套的承台建设施工。需要注意的是承台的地基建设，由于水中的土质较软，不利于承台的固定，也很难达到载重标准，所以要将护筒放置于更深的地下，以保证承台的稳固性。

②沉井：沉井是一种呈井筒状的结构物，是靠自身的重力作为境内挖土的重要手段。通常是作为承台建设中的地基。沉井的作用非常关键，承台的建设需要一个牢固的地基作为水下的支撑，否则很难承受桥梁墩身强大的荷载。按照平面形状分，沉井大多分为圆心沉井、矩形沉井和圆端形沉井，形状对称，这样才能做到受力合理，并且施工操作方便简单。

③地下连续墙：地下连续墙的起源较早，主要是在地面上采用挖槽机械挖掘出一条深槽通道。需要注意的是要在槽的表面建立起钢筋混凝土墙壁，为了避免渗水等问题的发生。还要对施工的过程进行严格的监控，保证施工流程的正确和规范。地下连续墙具有振动小、墙体荷载性能强、施工速度快等特点。

2、索塔工程施工技术。索塔是工程施工中的一项重要的施工技术，在索塔的过程中，要根据不同的索塔类型，采取不同的施工技艺来进行工程的施工建设。下面我们将以混凝土索塔与钢索塔为例，阐述索塔类型与施工技术之间的关系。

①混凝土索塔：斜拉桥的索塔多为混凝土塔。在索塔的过程中索塔用来锚固拉索，要配备电梯等相应的施工设备，能够在施工的过程中作为辅助道具，但却能起到很好的作用。还要配备塔吊，作为模板的爬升装置。并且要为塔柱设置支撑杆增加塔身的稳固性，避免在施工的过程中发生塔身变形等情况。在具体的横梁施工当中，应采用分块施工的方法，保证施工的安全进行。

②钢索塔：吊桥的索塔通常为钢索塔。首先要根据实际的施工需要准备相应的施工设备和建筑材料，在进行施工之前，要对索塔进行初步的加工，进行检测是否达到施工标准;其次要完成吊装、接高、连接等施工程序;最后，施工任务完成，检查工程的施工质量。

3、上部结构施工技术。在完成基础工程施工与索塔工程施工之后，将要进行的是上部结构的施工。这一施工环节也有两点要 注意的技术要点，我们进行详细的讲解：

①梁段：在梁段施工过程中，常用混凝土浇注施工方法包括悬臂施工法、就地浇注法、顶推施工法、逐孔施工法等。根据大跨径桥梁施工的实际情况，梁段结构施工中，常常采用混凝土箱梁法和钢管支架法，后者作为施工辅助方法。箱梁施工过程中，为避免裂缝出现，确保施工效果，一般采用分块浇注的方式，但整体式箱梁也可以采用整体箱梁浇注方式，以促进梁段施工效果提升。

②斜拉索：桥梁运营过程中，斜拉索一般承受较大牵引力，根据这种情况，施工中可以采用梁段牵引工艺或张拉施工工艺。具体来说，开展施工时，采用桥面吊机与梁端牵引导向装置一体化的设计方案，从而达到减小悬臂前端荷载大小的目的，进而保证斜拉索弯曲半径符合要求，有利于提高桥梁工程施工效果。

4、质量控制技术：工程施工中的施工技术固然重要，但是工程建设中的质量控制技术也同样重要。首先，在工程施工建设之前，要对工程进行整体的设计与规划，根据实际的施工环境情况，在不同的路段区域采用不同的施工技术进行施工等等都要做出明确的标识;其次，要对工程建设中需要的机械设备进行准备，施工中的一些环节需要何种机械设备进行操作，以及对操作人员的操作水平考察都要进行详细的了解;最后，工程验收是工程建设中的最后步骤，主要是对工程质量进行检验，确保工程建设符合国家的安全标准，并且能够顺利的投入使用。

三、影响铁路工程大跨径桥梁工程的不确定因素及质量控制方法

1、结构参数控制

1.1结构构件截面尺寸。任何施工都可能存在截面尺寸误差，验收规范中也允许出现不超过限值的误差，而这种误差将直接导致截面特性误差，从而直接影响结构内力、变形等的分析结果。

1.2结构材料弹性模量。结构材料弹性模量和结构变形有直接关系，对通常遇到的超静定结构来讲，弹性模量对结构分析结果影响更大。但施工成品构件的弹性模量总与设计采用值不完全一致，所以，在施工过程中要根据施工进度作经常性的现场抽样试验。

2、温度变化控制

温度是影响主梁挠度的最主要的因素之一。日温度变化比较复杂，尤其是日照作用和骤变温度，会引起主梁顶底板温度差，使主梁发生挠曲，同时，也会引起墩身偏移。季节温差对主梁挠度的影响比较简单，其变化是均匀的，可采集各节段在各施工阶段的温度，输入计算机计算挠度。

3、材料收缩、徐变控制

对混凝土桥梁结构而言，材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响，这主要是由于施工中混凝土普遍存在加载龄期短、各阶段龄期相差大等引起的。控制中要予以认真研究，以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。

4、施工及监测控制

监测包括结构温度监测、应力监测、变形监测等，是桥梁施工控制最基本的手段之一。因测量仪器、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等存在误差，所以，结构监测总是存在误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设计或控制值吻合较好的假象，也可能造成将本来较好的状态调整得更差的情况。

三、结束语

总而言之，大跨径桥梁工程的建设对铁路工程有着重大的意义。过硬的施工技术是大跨径桥梁工程质量的保证。要将每一个施工环节中的施工要点掌握透彻，才能够在工程的建设施工当中做到保质保量。工程单位要对施工人员的施工技术进行培训，并且提升个人素质，有利于工程的施工建设，是加强施工队伍凝聚力的有效办法，也为铁路工程大跨径桥梁工程的施工创造良好的施工条件。

参考文献：

[1]佟显涛.浅析大跨径连续桥梁施工技术[J].科技创新与应用，2015(14)

[2]叶伏丽.大跨径联系桥梁施工技术要点解析[J].交通建设与管理，2014(24)

作者：冯建庭

铁路工程大跨径桥梁工程论文 篇2：

大跨径桥梁施工控制不确定因素分析

摘 要：在进行大跨度桥梁施工过程中，会通过施工控制手段，保证施工实际状态和理想设计状态的吻合程度。为确保施工控制手段应用质量，对各种控制不确定因素展开分析，并制定出针对性应对策略显得极为重要。通过对各项不确定因素具体情况的分析，对大跨径桥梁施工控制不确定因素方式方法展开深入性探究，旨在提升施工不确定因素控制水平，保证大跨径桥梁工程施工质量。

关键词：结构计算模型;不确定因素;施工控制;施工监测;大跨径桥梁

施工控制是保证工程施工质量的重要手段，也是大跨径桥梁施工管理重要内容之一。虽然工程建设极为注重该部分内容，管理人员也在不断对施工控制手段进行调整，但不确定因素的存在仍然不可避免。为对各种不确定因素形成有效处理，保证施工控制手段作用与价值能够得到充分性发挥，领域学者加大了对不确定因素相关内容的研究力度。就目前大跨径桥梁施工情况来看，施工控制不确定因素主要集中在结构参数以及施工工艺等方面。

1 不确定因素

在施工控制中，常见的不确定因素主要体现为以下几种：①结构参数。结构参数是大跨径桥梁施工考虑重要内容之一，也是进行结构施工模拟的基本数据，其准确性会对分析结果产生直接影响，与实际结构参数和设计结构参数容易存在一定出入，所以难免会出现施工误差，在施工控制过程中需要将误差情况考虑到其中，保证结构参数能够与桥梁真实参数数据相符合，以便达到最优化施工控制效果;②施工工艺。施工控制是以为施工顺利展开提供服务为目标的，而施工开展效果会对控制目标实现产生直接影响，施工工艺使用合理性是进行施工控制的重要内容，但其存在的偏差状况也会对施工管控效果产生不良影响;③施工监测是进行施工控制的高效手段，数据采集以及仪器安装等手段在实际使用时存在着一定误差，很容易会对最终监测结果可靠性产生影响，不仅会对结构参数产生干扰，同时也会对状态调整形成阻碍，所以需要从监测方式以及监测设备等多角度入手，保证监测结果可信度，最大限度降低监测误差影响;④结构计算模型。为对桥梁结构展开简化处理，需要通过构建计算模型的方式，完成相应施工控制操作，但模型建设存在着一定误差，边界条件处理以及假定等可能与实际情况不符，在控制过程中需要展开大量操作，要利用专门试验测算，做好模型误差处理，以便将模型应用优势发挥出来;⑤温度变化。与桥梁结构较为特殊，温度变化会对结构受力以及变形产生干扰，所以在进行结构状态测量时，可能会因为温度影响而出现测量结果不准问题，所以在展开施工控制时需要做好温度变化分析，要对墙内温度单于影响以及季节温差等予以高度关注，做好数据采集时间以及温度控制;⑥材料徐变、收缩。材料徐变以及收缩会对结构变形产生较大影响，主要是因为混凝土个阶段龄期差异较大，加载龄期较短所造成的，需要做好计算模型以及徐變参数管控，以防对施工操作形成不良干扰。

2 大跨径桥梁施工控制不确定因素方式方法

2.1 建设结构计算模型

为保证施工控制手段能够真正落实到桥梁施工各个阶段，各项不确定因素能够得到有效管控，可通过构建结构计算模型的方式，对桥梁施工展开简化处理，利用各项数据完成平面结构建设，展开调结构计算模型构建。同时，因为主桥在进行合拢施工前后，结构体系会发生相应变化，会有对称单T静定结构逐渐转变为对称超静定结构，所以需要在进行合拢之前，对单T结构展开调整。

2.2 施工控制结构分析

为对大跨径桥梁工程施工形成有效管控，管控人员可以通过前进分析和倒退分析等方式，科学展开各项管控，保证不确定影响因素的影响程度能够被控制在最小，保证桥梁结构内力以及其他方面施工情况能够与设计要求相符合，进而达到最优化工程建设效果。

(1)前进分析。技术人员需要利用前进分析，明确桥结构受力状态。随着施工的不断进行，荷载形势以及结构形式等均会发生相应变化，前期结构会发生几何位置改变以及徐变状况，技术人员可通过对前一阶段结构状态的分析，做好施工状态结构分析工作。在计算过程中，需要对施工阶段结构受力状态展开研究，要将受力状态作为非线性以及结构时差计算基础，并将结构位移作为结构轴线确定基础。技术人员需要通过对新拼装杆件的运用，激活接点间新单元展开相应模拟，对施工阶段展开循环计算，进而获得若干年后桥结构受力状态推算数值。技术人员要依靠前进分析，完成桥结构受力状态研究，以便为刚度验算以及调结构验算工作开展提供数据支持，并确定描述结构状态数据文件，从而为桥梁结构设计施工与管控提供数据参考。

(2)倒退分析。在利用前进系统完成分析之后，需要以此为依据，利用倒退系统展开后续分析。在桥梁施工中，强度控制和结构线形控制有着同样重要的作用，如果控制不当，会对桥梁施工最终结果产生严重影响。为解决这一问题，技术人员需要通过对倒退分析的运用，通过假设结构内力分布情况的方式，按照设计轴线相关要求，在初始状态中展开结构拆到分析，确定每次拆除施工对于剩余结构所产生的影响与作用，明确结构内力以及位移情况，进而确定各阶段理想施工状态，以便以此为依据科学展开施工控制。

2.3 温度影响观测分析

为妥善应对温度变化因素，确保温度影响能够被控制在最小，施工控制管理工作需要重点加强对温度影响的观测与分析。一方面要对当地天气情况以及自然条件等内容展开详细调查，做好季节温差分析，明确季节温差对于主梁挠度的影响，确定变化是否处于均匀状态，并要通过对设备的运用，对各个施工阶段温度展开采集，以便利用计算机完成数据分析，确定挠度数值。管理人员需要明确箱梁截面内外温差，应对截面上的温度分布情况展开分析，做好温度观测点设置以及测量工作，从而精准掌握温度变化规律，确定施工管控重点以及方式方法。

2.4 混凝土收缩、徐变分析

在进行混凝土收缩以及徐变分析过程中，一方面需要做好混凝土容量以及弹性模量测试;另一方面需要对收缩以及徐变情况展开应力计算。由于混凝土收缩以及徐变，和混凝土材料配比周围环境温度等内容都有着密切关联，所以在进行计算过程中，需要对各项因素展开调查与分析，要将收缩计算时间以及截面和大气接触周边长度等内容输入到计算之中，做好综合分析，确定混凝土需便收缩龄期各项变化情况，高质量完成桥梁上部结构变形情况研究。

2.5 综合分析

完成性能指标以及模型建设之后，需要按照控制参数以及设计参数等内容，结合桥梁施工荷载以及结构状态等，展开前进分析操纵。要通过对前进分析手段的运用，明确各阶段挠度以及内力情况。同时需要对桥梁理想状态下的预抛高值进行设置，利用此种方式完成立模标高以及预计标高数值分析。由于实际施工和理想施工存在着一定差异，所以说获得结果未必与实际情况相符，因此需要对桥梁状态展开实时跟踪与分析，并要按照分析结果对理想状态数据展开调整，进而完成桥梁施工全过程高质量控制。

3 结束语

由于大跨径桥梁工程施工存在着诸多不确定因素，可能会对施工控制工作开展产生影响与干扰，所以施工单位需要进一步加大对各项不确定因素的研究力度。不仅要对不确定因素具体内容展开详细分析，明确因数控制方式方法，同时还要按照因数展开针对性施工控制方案设置，确保可以通过前进分析以及温度变化观测等手段，做好温度变化以及结构参数等各项不确定因素管控，保证施工控制工作应用能够达到最佳，进而达到最优化桥梁工程施工效果，为地方交通运输提供更加优质的桥梁工程建筑。

参考文献：

[1]严杰.大跨径预应力混凝土连续梁施工控制探讨[J].工程技术研究，2020，5(18)：174-175.

[2]赵伟.铁路工程大跨径桥梁工程施工技术[J].四川水泥，2020(3)：58.

[3]王岩.桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的应用分析[J].居舍，2019(28)：73-74.

[4]刘梦捷.桥梁施工中的大跨径连续施工技术研究[J].交通世界，2018(34)：136-137.

作者：王心鹏

铁路工程大跨径桥梁工程论文 篇3：

基于BIM技术的“情景教学-仿真模拟-工程应用”的桥梁施工课程教学改革与实践

摘要：为探索理论知识、实践能力和创新能力融合的教学新模式，以道路桥梁与渡河工程专业的桥梁施工课程为平台，以当下发展速度快、应用面广的BIM技术为改革手段，通过对课程内容体系的整合重构，建立了教学情景，体现了桥梁施工过程的整体性和全面性。通过BIM、MIDAS、桥梁博士等有限元软件的应用实现了仿真模拟，增强了课堂教学的直观性和生动性，提高了学生的软件操作和分析能力。通过引入工程实际项目实现了教学与工程实践的对接，提高了学生解决实际问题，参与工程项目的实践能力，增强了桥梁施工课程的教学效果，实现了人才培养的目标。

关键词：桥梁施工;教学改革;BIM技术;实践能力;创新能力

桥梁是道路的重要组成部分，是交通工程中的关键性枢纽，对交通发展起着非常重要的作用。桥梁也是国家经济和社会发展的重要基础设施，是一个国家或地区经济实力、科学技术、生产力发展等综合国力的体现[1]。近年来，随着中国交通事业的发展，桥梁在高等级公路、高速铁路及城市立交道路中所占的比重逐渐加大。桥梁建设发展也呈现出跨径不断增大、桥型不断丰富和施工技术不断革新等趋势，这对桥梁施工的技术水平和管理水平提出了更高的要求。作为桥梁工程相关的设计、施工、监理和检测等企事业单位也迫切需要大量的桥梁工程专业人才，企业的竞争归根到底是人才的竞争。如何为用人单位培养理论基础扎实、实践能力强的桥梁工程专业人才，是学校开设道路桥梁与渡河工程专业课程主要考虑的问题。

桥梁施工课程作为道路桥梁与渡河工程专业的核心课程，起到了从设计蓝图向具体工程实体转变的桥梁连接作用。该课程通过对路基工程、路面工程、桥梁基础、墩台、桥跨结构和附属构造等的施工内容和施工技术要求，道桥施工的组织设计等内容的讲授，使学生掌握道路与桥梁工程的施工过程和关键技术要点，具备编制道路与桥梁专项施工方案的能力，理解工程施工与材料、设计方案、技术进步、投资、环境与社会等因素之间的复杂关系，培养学生基于工程标准、规范和规程的工程质量意识。学生通过学习此课程，应掌握桥梁施工技术和施工组织设计的基本知识，初步具备制定各式桥梁结构施工方案的能力，为毕业后从事桥梁工程科研、设计、施工与管理等工作奠定基础。此外，该课程也是道路桥梁与渡河工程专业理论与实践结合的重要课程，是培养学生工程实践能力，实践“卓越工程师教育培养计划”的最佳平台[2]。

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立三维建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物的真实信息，具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性的特点[3]。将BIM技术三维可视化的优势应用于桥梁施工课程教学可以直观展示桥梁三维结构，模拟真实的桥梁施工过程，激发学生的学习兴趣，加深学生对教学内容的理解，做到学以致用，事半功倍地实现预期的教学效果。

如图1所示，在系杆拱桥的BIM模型中，设计规划系杆拱桥拱肋节段吊装过程中吊车的停放位置、吊臂的工作范围、拱肋节段的放置区域。对比CAD图纸的场地模拟(图2)，图1的BIM模型更加直观、形象地呈现了施工现场布置情况[4]，让学生一目了然地熟悉和掌握相关知识要点。

文章以兰州交通大学道路桥梁与渡河工程专业所开设的桥梁施工课程为研究对象，主要研究以BIM为技术基础开发的情景教学法、仿真模拟动态展示、工程实践结合应用等教学方法如何在桥梁施工课程教学中有效开展，以达到解决学生学习积极性差，理论知识与实践操作结合欠佳，传统教学手段教学效率低等问题。

一、桥梁施工课程教学现状及问题

兰州交通大学道路桥梁与渡河工程专业开设的桥梁施工课程属于专业核心课程，开设于第7学期，课时为32学时，前导课程有桥梁工程和墩台与基础工程，为学生后续进行毕业设计及毕业后走上桥梁工程设计、施工、管理等岗位奠定基础。兰州交通大学作为中国第三所铁路院校，行业特色鲜明，道路桥梁与渡河工程专业的毕业生大都签约中国中铁、中国铁建等大型铁路施工企业，工作于铁路工程一线，直接参与大型复杂桥梁的建造管理，对毕业生“所学即所用”“零距离上岗”的要求很高，反推到在校所学的专业课程，对课程“贴近实践应用”的要求逐渐提高，这也是专业实践课程教学改革的方向。

目前，针对桥梁施工课程，高校实施的教学方式和内容改革主要有多媒体课堂教学、互动式教学、换位教学法、施工案例分析、施工现场实习和基于施工图的教学法等[5-7]。这些尝试虽然有一些效果，但一方面没有将不同层次高校的人才培养目标区别出来，另一方面在教学过程中仍然存在一些问题。

(一)缺乏整座桥梁施工全过程的情景教学

桥梁各部分的施工过程和施工工艺是桥梁施工课程讲授的重点，目前主要通过传统教学方式进行讲解，即教师讲课以板书为主，多媒体教学等辅助，学生听课并记录课堂笔记。这种教学模式可以短时间内给学生展示大量的桥梁施工知识，让学生快速认识并了解桥梁施工的基本概念，也可以通过PPT展示施工图片，通过施工录像和视频资料等多媒体手段增强学生对桥梁施工过程的感性认识。这种传统的教学方式是以教材为依据，而大多数教材将桥梁的上部和下部结构划分开，分别讲授其施工方法，没有展示桥梁完整结构的施工过程。当前所用的教学大纲也基本按照教材体系编写，未能体现桥梁施工的整体性和全面性。在此情况下，学生难以从整体上把握某一种桥型的构造和施工过程，虽然通过PPT展示施工图片和视频展示施工录像可弥补这一不足，但PPT展示比较片面，完整播放录像又比较花时间，容易使学生疲倦且缩短了教师的讲解时间，不利于实现教學效果。

(二)学生BIM技术及有限元计算软件的应用能力较弱

随着信息技术的发展和BIM技术在桥梁工程领域的推广应用，桥梁设计、施工单位在实际工程中也开始较多地使用BIM技术建立桥梁模型，模拟具体桥型的施工过程。但从目前学生做毕业设计反馈的信息来看，学生对简单桥型的BIM建模及施工模拟的操作尚不能熟练掌握，无法满足以后工作的需要。此外，在毕业设计阶段，学生还需要应用有限元软件计算桥梁结构的内力和位移，通常存在学生完成后无法判断对错等问题。学生应用BIM技术模拟施工、应用有限元软件计算模拟受力情况的水平都有待加强。

(三)理论知识与工程实践结合较差

桥梁施工课程是培养学生工程实践能力和综合能力并实践“卓越计划”的最佳平台，工程教育专业认证标准也要求学生具有综合运用所学理论和技术分析并解决工程问题的基本能力。但目前学校无法创造出各种桥梁施工的真实场景，学生对桥梁局部构造及施工关键技术的学习和理解较为吃力。教学计划中桥梁施工课程仅为32学时，而教学内容较多，学生很难掌握整个桥梁的施工过程，往往只能掌握某种桥型甚至某个桥梁结构的几道工序。

(四)课程内容陈旧，未能体现桥梁施工的最新技术

随着中国经济建设的发展，一大批结构新颖和科技含量高的大跨径桥梁相继建成，随之产生了新的桥梁设计理念和施工技术。但目前桥梁施工课程所使用的教材对知识点的选择和安排没有脱离传统的教学理念，在新材料、新桥型及新施工技术等方面，知识点更新缓慢，毕业生在课堂上所学的知识在走上工作岗位前就已经不适用了，这也成为广大毕业生走上工作岗位后面临的难题。因此，通过对桥梁施工课程教学方法的改革，在教学中及时补充更新与课程相关的最前沿知识势在必行。

二、项目研究的目标及拟解决的主要问题

本项目结合常见典型桥型、施工单位常用的桥梁施工方法和工艺，对原有桥梁课程教学内容进行整合重构，建立对应不同典型桥型的教学情景，作为教学开展的脉络。利用BIM技术构建具体桥型的三维模型，增强学生对桥梁构造的感性认识，提高学习兴趣，通过有限元软件模拟具体桥型在不同环境及工况下的施工过程及受力特点，直观显示荷载作用下结构各阶段的变形形态，使学生能利用有限元理论分析和解决实践问题。结合学院教师承担的桥梁施工监控项目，以工程实际项目作为教学项目，引导学生利用有限元理论去探索、思考和实践。拟解决的关键问题为：

(1)打破学生仅仅掌握某种桥型或某个结构的几道工序的局限性，建立对应不同典型桥型的教学情景，使学生熟悉并掌握不同桥型整座桥梁的施工过程。

(2)解决课堂教学方式不生动，教学内容枯燥，学生学习积极性差的问题。在桥梁施工课程教学中，通过BIM三维模型的展示、桥梁施工过程的动态模拟使课堂讲授更具有吸引力，并增强学生对理论知识的理解掌握。例如：可利用BIM软件对系杆拱桥拱脚的施工过程进行模拟(表1)[8]，通过动态模拟使课堂讲授更加生动，提高学生积极性和课堂参与度。

表1 拱脚浇筑与施工现场图

(3)解决学生在实习或就业后对实际桥梁施工工程进行仿真模拟时无从下手的问题。学生在桥梁施工课程中不仅要学习基本理论知识，还要在课后利用BIM实验室学习BIM类软件建模及仿真模拟操作，符合实习及工作中对BIM技术应用的需求。

(4)采用工程实际项目作为教学项目，引导学生参与实际桥梁工程的施工过程模拟中，完成建模及编制施工方案等任务，以小组讨论方式验证所选施工方案的可行性，培养学生的工程实践能力、创新能力、团队协作能力与综合解决问题能力。

三、研究思路和研究方法

首先，结合当前施工单位常用的桥梁施工方法，选择难易程度适中、有一定综合性和代表性的桥梁为研究对象，以不同桥型为分类标准构建学习情景;然后，應用BIM技术创建不同桥型的信息模型，方便学生直观了解桥梁构造，同时应用BIM类软件模拟不同桥梁施工过程，一方面增强学生BIM软件仿真模拟操作能力，另一方面增强学生对桥梁施工方法的理解;最后，以实际桥梁工程项目为依托，以建立模型并动态模拟桥梁施工过程为导向，强化学生桥梁施工监测与控制、桥梁施工总体技术方案制定等方面的训练。

(一) 构建桥梁全过程施工的教学情景

突破原有桥梁施工课程大纲根据桥梁上部和下部结构的不同构造形式，分别讲授其施工过程的模式，以典型工程项目为基础，构建简支梁桥施工、连续梁桥施工、刚架桥施工、拱桥施工、斜拉桥施工及悬索桥施工的6个学习情景。针对每个学习情景结合后期BIM技术的插入应用，组织有教学及实践经验的教师进行具体的情景描述，编制详尽的教学设计方案，包括每个教学情景的教学目标、重点难点、课时分配、教学内容、BIM技术切入方式、学生学习方法等。

(二) BIM建模和有限元三维仿真模拟应用于桥梁施工课程教学

目前桥梁工程常用的BIM类软件有桥梁博士、MIDAS。利用这类软件创建以上6个学习情景所对应的6种桥型的三维模型，结合传统讲授方式使学生直观认识各种桥梁，了解桥梁结构，熟悉各部位功能和作用，实现学生对此门课程基本知识的理解与掌握。

然后利用此类软件仿真模拟悬臂法施工、顶推法施工及转体施工等各种桥型的真实施工过程，使学生有身临其境的感觉。同时应用有限元软件深入模拟桥梁在各种工况下的受力状态，直观显示不同荷载作用下结构各阶段的变形形态，进而在后处理平台上实现桥梁结构在外荷载作用下的变形特征，并将运算结果制作成图片和施工过程的分析动画。这个仿真模拟展示过程可使学生较深刻地理解桥梁施工知识。

(三)以实际工程项目为载体进行实战

遴选在施工技术和构造类型方面具有代表性和典型性的实际桥梁工程，收集相关的前期设计资料作为桥梁施工课程的实训工程案例。模拟实际工作环节，实现“教学与工程实践相结合”的目标。

学生以4～6人为一组，以实训工程案例为载体，完成相应的BIM建模、施工过程仿真模拟、设计计算分析、桥梁施工方案制定等任务，并对完成效果进行总结汇报。

此外，还可安排学生在桥梁关键的施工阶段进入施工现场观摩学习，请施工单位的一线技术人员现场讲解施工关键技术，进一步增强学生对课堂理论知识的理解，实现课程教学内容与桥梁施工新技术同步发展。

若有条件，指导带领学生参与完成实际工程项目也是实现学生课程学习效果，提高专业实践能力的有效途径。在2017年的桥梁施工教学中，选派学生利用国庆长假分别赴甘肃省临夏州和政县、甘肃省天水市秦州区及青海省西宁市湟中县展开桥梁的桥位和桥址勘测，回到学校后针对所收集的资料，进行桥梁选型和施工方案设计，并制作了沙盘模型，培养和提高了学生的工程分析和设计能力。

(四) 课程案例的具体设计

基于BIM技术的“情景教学-仿真模拟-工程应用”的桥梁工程施工课程具体设计内容为：

(1)以培养学生自主学习和研究性学习为目标，基于桥梁工程实际问题进行探究式教学课程讲义编制，基于BIM技术进行多媒体课件设计。

(2)以实际的一座系杆拱桥为例(图3)，指导学生运用BIM技术建立该桥的BIM模型，并利用BIM模型进行施工过程模拟。结合BIM模型重点学习拱桥施工中的内外吊杆施工顺序、拱脚施工及下锚块施工等关键施工技术。

(3)运用BIM技术设计虚拟施工情境，培养学生综合分析与解决问题的能力。以一座处于不同环境的系杆拱桥为例(图4)，学生在教师的指导下针对不同环境中的拱桥提出具体的施工方案，并对其合理性进行论证，培养学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。

(4)以培养学生创新能力与团队协作能力为目标的项目参与式教学。将学生分成若干小组，针对不同的施工方案，每组学生完成各自施工方案的成本估算和论证施工方案的优缺点，训练学生的团队协作能力与创新能力。

四、预计实施效果

基于BIM技术的“情景教学-仿真模拟-工程应用”教学改革在桥梁工程施工课程中的应用预计有以下效果：

(1)分析整合桥梁施工课程内容，并以典型桥型为分类依据建立6个学习情景，突破了以往教学大纲及传统教材对教学内容划分缺乏整体性的局限，重构了教学内容，使教学内容更能体现桥梁施工的完整过程，更贴近于工程实际。

(2)通过BIM类软件建立不同类型桥梁的三维可视化模型，模拟桥梁施工的全过程，加深了学生对课堂理论知识的理解，增强了学生对桥梁构造和桥梁施工过程的直观认识，同时增强了课堂的趣味性，激发了学生的学习兴趣。

(3)通过BIM类软件仿真模拟桥梁在不同工况下的受力情况、变形过程，并进行分析计算，辅助学生理解比较枯燥的受力分析理论知识，提高了学生对BIM类软件的操作应用能力，培养了学生分析解决问题的实践能力。

(4)将实际工程项目作为教学案例引入桥梁工程施工课程，使课堂教学内容更贴近于工程实践，使学生在学校所学知识更贴近于本门学科的发展前沿，达到“所学即所用”的目标，有效地实现了理论与实践的结合。

(5)引导学生分组完成案例项目的实训任务，激发学生自主学习、思考和实践的潜力，锻炼学生的实际动手能力，培养学生团队协作的精神，在一定程度上增强了学生的科研意识和科研能力。

五、项目研究的实践意义与推广价值

桥梁施工课程教学改革已在生源质量较好的2013级和2014级本科土木工程专业茅以升班(桥梁工程方向)实施，学生的学习兴趣有较大提高，教学效果良好。随后將在总结教学实践经验和改革成果的基础上，在土木工程2015级桥梁方向所有班级中全面推广实施。

基于BIM技术的“情景教学-仿真模拟-工程应用”教学改革与实践以实现桥梁工程施工课程教学效果为出发点，以当下发展速度快、应用面广的BIM技术为改革手段，以培养桥梁工程专业高素质、高技能人才为目标，以服务于中国桥梁建设事业为最终落脚点，通过对课程内容体系的整合重构，建立了教学情景，通过BIM技术的应用实现了仿真模拟，通过引入工程实际项目实现了教学与工程实践的对接。此项教学改革与实践的成果提高了桥梁工程施工课程的教学效果，可为同类院校桥梁工程施工课程改革提供参考，还可为借助BIM技术提高教学效果的其他课程教学改革提供借鉴，具有较好的推广应用价值。

参考文献：

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[4]杨阳.BIM技术在尼尔森体系系杆拱桥拱肋及吊杆施工中的应用研究[D].兰州：兰州交通大学，2017.

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作者：冀伟 蔺鹏臻 刘世忠