智能建造技术在现代桥梁工程中的应用与实践研究

一、引言

随着科技的飞速发展，智能建造技术逐渐成为推动建筑行业转型升级的关键力量。桥梁工程作为交通基础设施建设的重要组成部分，面临着建设规模日益庞大、结构形式愈发复杂、施工环境更趋恶劣等挑战。深入研究智能建造技术在现代桥梁工程中的应用与实践，对于提升桥梁工程建设水平、推动行业技术创新具有重要的现实意义。

二、智能建造技术概述

智能建造技术是融合人工智能、大数据、物联网、云计算、BIM（建筑信息模型）等先进信息技术与传统建造技术的综合性技术体系。人工智能技术通过机器学习、深度学习等算法，能够对桥梁工程中的大量数据进行分析和处理，实现智能决策；大数据技术则为智能建造提供了海量的数据支撑，通过对数据的挖掘和分析，可发现工程中的潜在规律和问题；物联网技术借助传感器、射频识别等设备，实现对桥梁工程现场各类信息的实时采集和传输；云计算技术为数据的存储和计算提供强大的资源保障。

三、智能建造技术在桥梁工程全生命周期的应用

3.1 设计阶段

在桥梁设计阶段，BIM 技术发挥着核心作用。设计师可利用 BIM 软件创建桥梁的三维数字化模型，将桥梁的几何尺寸、结构形式、材料属性等信息进行整合。通过参数化设计功能，快速调整设计参数，生成多种设计方案，并利用 BIM 模型的可视化特点，直观地展示不同方案的效果，便于设计师进行对比分析和优化。

3.2 施工阶段

在桥梁施工阶段，智能建造技术的应用贯穿于多个环节。在施工机械方面，智能化的混凝土搅拌站、摊铺机、起重机等设备得到广泛应用。智能化混凝土搅拌站可通过传感器实时监测原材料的配比、搅拌时间和温度等参数，实现混凝土生产过程的自动化控制，确保混凝土的质量稳定。

3.3 运维阶段

在桥梁运维阶段，智能建造技术为桥梁的健康监测和养护管理提供了有力支持。基于物联网和大数据技术的桥梁健康监测系统，能够实时采集桥梁结构的振动、应变、位移等数据，通过对这些数据的长期积累和分析，评估桥梁的健康状况，预测结构的剩余寿命。

四、智能建造技术在桥梁工程应用中的优势

4.1 提升工程质量

智能建造技术通过对施工过程的精确控制和实时监测，能够有效保证桥梁工程的质量。在混凝土生产过程中，智能化设备可严格控制原材料配比和搅拌工艺，确保混凝土的强度、耐久性等指标符合设计要求；在施工监测方面，及时发现结构的异常变化并采取措施进行调整，避免因施工误差导致的质量问题。同时，BIM 技术在设计阶段的应用，减少了设计变更，从源头上保证了工程质量。

4.2 提高施工效率

智能建造技术实现了施工过程的自动化和信息化，大大提高了施工效率。施工机械的智能化控制减少了人工干预，提高了施工速度；施工机器人的应用可 24 小时不间断作业，加快施工进度；基于大数据和人工智能的施工进度管理系统，能够对施工进度进行实时监控和优化调整，合理安排资源，避免施工延误。

4.3 降低成本

虽然智能建造技术在初期的设备投入和技术研发成本较高，但从全生命周期来看，其能够有效降低成本。通过减少设计变更和施工误差，降低了返工成本。

4.4 增强安全性

智能建造技术在桥梁工程中的应用显著增强了施工和运营过程中的安全性。施工过程中的实时监测和预警系统，能够及时发现安全隐患，采取相应的防范措施，避免安全事故的发生；施工机器人代替人工进行危险作业，保障了施工人员的生命安全；在运维阶段，桥梁健康监测系统能够提前预警结构的安全风险，为桥梁的安全运营提供保障。

五、智能建造技术在桥梁工程应用中存在的问题

5.1 技术层面

目前，智能建造技术在桥梁工程中的应用仍存在一些技术瓶颈。例如，传感器的精度和可靠性有待提高，部分传感器在复杂环境下的性能不稳定，影响数据采集的准确性；人工智能算法在处理复杂工程问题时的适应性和准确性还需进一步优化；不同智能建造技术之间的集成和协同还不够完善，存在信息孤岛现象。

5.2 管理层面

智能建造技术的应用需要与之相适应的管理模式和组织架构。然而，目前许多桥梁工程建设单位和施工企业的管理理念和方法相对滞后，对智能建造技术的认识不足，缺乏有效的管理协调机制，导致智能建造技术在应用过程中难以充分发挥其优势。同时，智能建造技术的应用涉及多个专业和领域，需要各参与方之间的紧密协作，但在实际工程中，各方之间的沟通协调存在困难，影响了工程的推进。

5.3 人才层面

智能建造技术是一门跨学科、跨领域的综合性技术，对人才的要求较高。目前，既懂桥梁工程专业知识，又掌握智能建造技术的复合型人才严重短缺。高校相关专业的课程设置和人才培养模式还不能满足行业对智能建造人才的需求，企业内部的培训体系也不够完善，导致从业人员的技术水平和创新能力不足，制约了智能建造技术在桥梁工程中的应用和发展。

六、智能建造技术在桥梁工程应用中的发展策略

6.1 加强技术研发与创新

加大对智能建造技术的研发投入，鼓励高校、科研机构和企业开展产学研合作，共同攻克技术难题。提高传感器的精度和可靠性，研发适用于复杂环境的新型传感器；进一步优化人工智能算法，提高其在桥梁工程中的应用效果；加强不同智能建造技术之间的集成和协同研究，实现信息的互联互通和共享。

6.2 创新管理模式

桥梁工程建设单位和施工企业应转变管理理念，积极引入先进的管理模式和方法，适应智能建造技术的应用需求。建立基于智能建造技术的项目管理体系，优化组织架构，明确各部门和人员的职责，加强管理协调。利用信息化管理平台，实现对工程进度、质量、安全、成本等方面的智能化管理。同时，加强各参与方之间的沟通协作，建立有效的信息共享和协同工作机制，提高工程管理效率。

6.3 加强人才培养

高校应调整相关专业的课程设置，增加智能建造技术相关课程的比重，培养具备桥梁工程专业知识和智能建造技术的复合型人才。

七、结论与展望

智能建造技术在现代桥梁工程中的应用已取得了显著的成效，在提升工程质量、提高施工效率、降低成本和增强安全性等方面展现出巨大的优势。然而，目前智能建造技术在桥梁工程中的应用仍面临一些问题和挑战，需要从技术研发、管理创新和人才培养等方面采取相应的发展策略。随着科技的不断进步和行业的发展，智能建造技术在桥梁工程领域的应用前景广阔。未来，智能建造技术将更加智能化、集成化和绿色化，有望实现桥梁工程全生命周期的智能化管理，为桥梁工程的高质量发展提供强大的技术支撑。

参考文献：

[1]王景全，缪长青.智能建造技术在桥梁工程中的应用与发展[J].桥梁建设，2021,51(3):1-8.

[2] 丁烈 云. 智 能建造 与建 筑业 转型升 级[J]. 土 木工程 学报，2018,51(9):1-14.

[3]李乔，闫兴非，李永乐.BIM 技术在桥梁工程中的应用现状与展望[J].中国公路学报，2019,32(1):1-21.

作者简介：于文男，1994 年 11 月 13 日出生，男，汉族，籍贯：内蒙古赤峰市敖汉旗，长胜镇，学历：大专，研究方向：道路桥隧。