1、2 016-2 陕西教育 （ 高教 ） 高晶晶 蒋平江 曾绍武 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
2、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，住房城乡建设部发布了推进建筑信息模 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
3、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
4、 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
5、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 ： 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 。 可以 通过 三维模型进 行 二维 出图 ，展
6、示 桥梁的 立 面、 侧 面 和 横断 面，与 传 统的施工 图纸 有 效 对应。 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。 图 1 桥梁建筑信息模型 BIM 技术在 桥梁施工 课程中的应用 1. 建模软件的选用 通过 B
7、IM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： 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。 有利于进一 步 开发三维 动画 。 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
8、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。 可以 通过 桥梁建筑新模型在教 室就 进 行 施工技术
9、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 602 016-2 陕西教育 （ 高教 ） 图 2 桥台爆炸视图 图 3 桥梁地质构造 图 4 箱梁施工节段划分 图
10、 5 墩身空心段钢筋构造 一层嵌套 Y 1 ： IF(I3=“ 一级 “,1500,Y 2 )二层嵌套 Y 2 ： IF(I3=“ 二级 “,1000,Y 3 )底层函数 Y 3 ： IF(I3=“ 三级 “,500,0)因此， J3单元格中完整函数为： =IF(I3=“ 经理 “,2000,IF(I3=“ 一级 “,1500,IF(I3=“ 二级 “,1000,IF(I3=“ 三级 “,500,0) 按照上述方法计算业绩奖金、区域补助、工龄补助、岗位津 贴后，再使用求和函数即可计算得出每名员工的实发工资。 2.教学效果检验 对于课堂效果，笔者的体会是，使用传统方法讲解 IF 函数， 课堂气氛
11、较沉闷，随着题目难度的增加，学生与教师的互动次数 逐渐减少。使用框图代数法讲解时，学生反馈积极，随着题目难 度增加，师生的互动次数并没有明显减少的迹象， 课堂气氛活 跃，教师授课也感觉较为轻松顺畅，教学效果明显优于传统教学 方法的课堂。 结 语 实践证明，将框图代数法引入 IF 函数教学后，学生普遍反 映对 IF 函数概念的接受更容易， 对条件函数的理解更深刻，函 数书写正确率大大提高。 这充分说明了框图代数法是一个讲授 IF 函数的好方法，值得向各位教师以及学习 Excel 的人士推广。 参考文献 ： 1 邓睿 、 齐迎军 、 童玲 ： 大学计算机基础教程 ， 电子科技大 学出版社 ， 20
12、13 。 2 谢丽萍 ： 二叉树在 IF 函数中的应用 ， 福建电脑 2010年 。 3 龚沛曾 、 杨志强 ： 大学计算机基础教学中的计算思维培 养 ， 计算机科学 2011 年 。 4 崔进平 、 王聪华等 ： 数据结构 （ C 语言版 ）， 中国铁道出 版社 ， 2008 。 5 凌弓创作室 ： 妙 “ 技 ” 轻松学 Excel 公式与函数实战经典 技巧 ， 科学出版社 ， 2012。 6 戴卫平 ： 任务驱动式教学法在 Excel 教学中的应用 ， 中国 科教创新导刊 2008 年 。 7 宋燕福 、 高加琼 ： 常用条件函数中的不同条件 ， 四川职 业技术学院学报 2011 年 。
13、 8 尚震 ： 浅析 Excel 中 IF 条件函数的应用 ， 开封教育学 院学报 2012年 。 9尚红昕 ： Excel 应用技巧宝典 ， 电子工业出版社 ， 2006。 10 陈杰 ： Excel 函数 、图表与数据分析 ， 电子工业出版社 ， 2006。 作者单位 ：童 玲西安外国语大学基础教学部陕西西安 李小刚空军工程大学航空航天工程学院陕西西安 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。 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
14、 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
15、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 ： 1 孙伟 、 安学才 ： 基于 BrIM 的桥梁建模技术及其应用 ， 交通科技 2010年第 7期 ， 第 81-82 页 。 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 。 4 吴鸣 、 熊光晶 ： 基于工程能力培养的桥梁工程教学改革探索与实 践 ， 长沙铁道学院学报 ： 社会科学版 2010年第 1期 ， 第 109-113页 。 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 (上接 57 页 ) 61
