引言

在道路与桥梁工程里，传统施工方法经常遭遇不少麻烦，效率低，资源浪费，存在安全隐患等等，智能建造技术的出现，给解决这些麻烦供应了新想法和办法，凭借多种高科技手段的集成，智能建造技术既可以让工程项目的施工效率得到明显改善，又可以优化工程项目的质量，保障施工过程的安全性，本文将会就智能建造技术在道路与桥梁工程方面的应用展开细致探究，希望给有关领域的操作给予一些有用参照。

1智能建造技术概述

智能建造技术是现代信息技术同工程建造高度结合的产品，它象征着建筑领域走向数字化，网络化，智能化转型的关键走向，这种技术的重点在于融合多种先进技术手段之后达成工程全生命周期的数据推动，智能决策以及自动执行，从而优化建造效能，品质并合理使用资源，在道路与桥梁工程当中，智能建造包含从勘察设计开始直到运营守护的全部环节，还着重以信息流动为中心，打通各个部分之间的数据障碍，打造彼此协调合作的整体建造局面，依靠物联网，大数据，人工智能等最前沿的科学知识去营造出具备即时识别，不断分解，自我调控能力的智能系统，为传统基础设施赋予了新鲜的生命力。智能建造的核心就是工程建造模式的彻底改变，它冲破了依靠人工经验和机械化操作的传统模式，转而采用数据作为根基，算法当作引擎，从而做到精细又智能的管理，特别是像道路，桥梁这样的大型线性工程，由于其跨越地域，时间长，涉及多个界面，所以智能建造技术的应用就显得很有意义，可以解决复杂的地质状况，恶劣的施工环境以及高标准的功能需求所带来的难题。

2问题

2.1道路工程中智能建造技术的问题研究

在道路工程里，智能建造技术的应用遭遇一些特别的难题，第一，道路工程呈线状分布，沿线的地质状况，气候环境和社会因素变动较大，这就给传感网络的布置以及数据的一致性带来不小的考验，怎样做到长距离，多种因素情况下的即时可靠检测，依然是个技术经济上的难点，第二，路基路面材料的不均匀程度比较强，施工过程中质量控制的参数繁杂，现有的智能控制模型很难全部符合材料特性与工艺改变，常常会发生预估差错。道路工程包含许多土方作业和机械合作，自动化设备的适应性和可靠性有待改进，恶劣天气或者复杂地形的时候，智能系统常常会被考验，关于数据整合，道路工程牵涉到很多参与方，各个阶段产生的数据格式和标准不一致，产生信息孤岛，限制了全生命周期数据价值的发挥，智能技术的引进也会引发高技能人才缺乏，传统工艺和新技术融合困难等非技术方面的阻碍，必须予以解决。

2.2桥梁工程智能建造技术问题研究

桥梁工程中智能建造技术的应用也存在着一系列问题，桥梁结构复杂、受力状况多变，对传感技术的精确度与耐久性有着极高的要求，当前的传感器在长时间服役过程中的稳定性和抗干扰能力还需进一步提升，大型桥梁施工大多处在高空、水下等危险作业环境中，自动化机器人技术的应用尚处于摸索阶段，其功能完备性和环境适应性不足，在信息处理方面，桥梁结构安全评价包含多物理场耦合分析，计算模型繁杂且耗时较长，很难做到及时监测并迅速应对。人工智能算法在桥梁损伤识别与预测方面的应用缺少足够的标注数据支撑，模型的泛化能力较弱，而且决策过程不够透明，这会影响工程人员的信任度，桥梁智能运维所需的数据量很大，对数据传输，存储和处理的基础设施形成压力，目前的技术体系还没有完全解决成本和效益之间的矛盾，智能技术的跨学科特性造成复合型人才短缺，这也是技术落地的一大阻碍。

3智能建造技术应用的关键技术研究

3.1BIM技术

BIM(建筑信息模型)技术作为智能建造的数据集成与协同管理核心，通过创建包含几何信息、物理属性及功能特性在内的三维数字化模型，给道路与桥梁工程赋予统一的信息载体，BIM技术不但达成设计成果的可视化表现，而且支撑设计冲突检测、工程量自动统计、施工进度模拟以及运维信息管理等应用，在道路工程里，BIM同GIS融合，可以有效地整合地形、地质和线路数据，改良纵断面设计和土方平衡计算，在桥梁工程当中，BIM模型可承载结构分析、构件预制与吊装模拟等深入信息，从而改进设计施工的一体化程度。BIM技术的价值在于它的开放性与拓展性，利用IFC等标准数据格式，达成同各类专业软件及物联网平台的数据交流，给智能建造生态系统创建形成基本架构，伴随着BIM标准体系逐渐完备以及云计算平台的广泛应用，它正在从单一应用向全生命周期数字孪生方向发展。

3.2遥感技术

遥感技术给大型线性工程带来了宏观而迅速的空间信息获取途径，通过航空摄影，卫星遥感，无人机航测这些方法，快速获取地形地貌，地表覆盖，工程进展等诸多方面的数据，在道路和桥梁工程里，遥感技术主要应用于勘察设计阶段的选线，施工阶段的土方量测算和进度把控，还有运维阶段的地质灾害识别，无人机倾斜摄影技术可以迅速形成高精度的实景三维模型，配合点云数据处理算法，自动找出道路横纵断面，桥梁变形监测等重要信息。而多光谱和热红外遥感可检测路面渗水、桥梁结构热异常等病害。遥感技术的优势是监测方式非接触且监测范围大，适合地形复杂、人工勘察困难的区域。随着遥感传感器分辨率的提高和数据处理算法的进步，遥感技术正在与BIM、GIS技术相结合，形成空天地一体化的工程感知系统。

3.3传感器技术

传感器技术属于智能建造感知层的物理实现根基，它的发展重心放在了新型敏感材料，微纳加工以及无线传输技术的更新应用上，在道路和桥梁监测当中，传感器技术正朝着多功能集成，自供电，低功耗以及智能化方向发展，比如依靠压电材料的能量收集传感器可以将结构振动能转换成电能，做到自供能监测，无线传感器网络采用Mesh拓扑结构，提升数据传输的可靠性并缩减布线成本，MEMS传感器凭借微型化设计，达成嵌入式安装和分布式测量。传感器技术的改善并不仅仅是硬件性能的改进，而且和边缘计算融合，给终端设备赋予初步的数据预处理和异常识别能力，减轻云端的计算压力，柔性电子技术的进步给曲面结构监测给予了新的传感器方案，从而拓宽了智能监测的应用范围。

3.4机器人与自动化技术

机器人与自动化技术是智能建造在执行层的重要体现，以机器人代替人来完成高危、高精度、高重复的作业，提升施工安全和效率，在道路、桥梁工程中主要包含无人驾驶压路机、自动焊接机器人、桥面检测机器人、索缆爬升机器人等专用机器人，这些机器人大多具备视觉识别、力反馈控制、自主导航等功能，可以适应部分非结构化的施工环境，而自动化技术则更多地关注施工流程的智能化，如混凝土自动配料与浇筑系统、预应力智能张拉系统、预制构件生产线自动化等。目前的技术研发主要集中在提升机器人的环境感知和自主决策能力上，依靠SLAM（同步定位与地图构建）技术完成复杂环境下的准确定位，运用多机器人协同控制算法达成群体作业的改善，伴随着5G低延迟通信以及人工智能技术的加入，机器人和自动化系统远程操控及智能自适应的程度会持续加强。

4智能建造技术在路桥工程中的应用策略

4.1设计阶段的应用策略

在设计阶段，智能建造技术的应用策略要以数据驱动和协同设计为主，搭建集成化、智能化的设计平台，创建以BIM和GIS为基础的三维协同设计环境，把地质勘察，环境影响，交通需求等众多数据整合起来，做到路线和结构方案的自动产生与多种方案对比，用参数化设计手段，迅速应对设计条件改变，改良结构安排和构件大小，采用人工智能设计辅助系统，通过机器学习算法来分析以往工程数据，给出较为经济又合适的材料选取和构造设计，借助遗传算法等改良工具，自动搜索符合多种目的函数的最优化设计。并且，结合结构分析软件以及虚拟现实技术，对设计成果进行沉浸式体验，交互式修改，提前发现问题。关注设计数据的标准化、公开化，为后续施工、运维阶段提供完整的、机器可读的信息模型，为全生命周期数据贯通打基础。

4.2施工阶段的应用策略

施工阶段智能建造技术应用策略重在过程精准控制和资源智能调度，做到施工管理的数字化、透明化、高效化，首先创建起依靠物联网的现场感知网络，通过传感器，无人机，摄像头这些设备，及时搜集进度，品质，安全，环境等数据，从而形成数字孪生工地，凭借BIM模型同施工计划联动，开展4D施工模拟和进度警报，自动识别关键线路偏差并给出调整意见，推动施工机械设备智能化改良，添加定位导航，自动控制，远程监控模块，做到摊铺，压实，吊装等作业的自动化，精确化。创建智能物料管理系统，借助RFID或者二维码来追踪构件的生产，运送及安装流程，改良库存运作并规划配送计划，而且开发施工安全智能监控平台，用计算机视觉识别人员的不安全行为和设备的异常状况，立刻发出警报，加强数据分析和决策支撑的功能，依靠过往的数据和即时的信息来预估施工风险，帮助管理人员改善资源调配和工艺的选择。

4.3运维阶段的应用策略

运维阶段智能建造技术应用策略要达成设施状态的即时感知，预知性维修和智能经营，从而延长工程的使用寿命并削减运维费用，关键在于创建结构健康监测体系，把传感器网络，数据传输平台和数据分析软件融合起来，持续搜集桥梁和道路的荷载反应，环境影响和性能退化数据，依靠大数据分析技术，塑造结构状态评定模型，自动找出异常的数据模式并确定可能受损的地方，凭借机器学习算法，掌握以往性能改变的规律，推测将来退化的走向和剩余寿命，给预防性养护给予决策支撑，推行以BIM为依托的运维经营平台，把监测数据，巡查记录，养护历史和三维模型联系起来，做到设施信息的可视化查询和动态更新。发展无人机和机器人自动巡检技术，代替人工去危险区域检查，用图像识别算法自动识别裂缝，锈蚀之类的病害并评价，创建智能决策支撑体系，把结构安全，使用功能和经济要素融合起来，改良养护计划和资源调配，达成由定时养护转向按需养护，还要探寻数字孪生技术在运维方面的深入应用，凭借虚拟模型和物理实体的即时互动，模仿各种养护策略的长远成果，改进运维管理的科学性和前瞻性。

4.4人才培育与技术创新激励机制研究

对于智能建造技术在道路和桥梁工程中应用时需要的高技能人才以及专业复合型人才短缺现象，要大力开展人才培养工作，创建起多层次、多途径的培训制度，运用校企联系合作的形式，实行产学研结合的方法来培育既擅长工程技术又熟知智能技术的复合型人才，创建起技术更新奖励制度，促使企业，学院以及科研机构一起展开联合研制，推进关键智能技术取得重要突破并且促成成果的应用推广，通过成立专项资金或者给予研发场地，政策扶持等方面的支持，激发各种新的创造活力，并促进智能建造技术得到广泛地推行与应用实践，在此过程中还应该强化同国际上的相互交流和协作，在吸收引进国际上先进经验做法的基础上进一步提高自身道路和桥梁工程建设中的智能建造总体水准。

5未来发展

当下智能建造技术在道路与桥梁工程中的应用处于快速发展期，虽然遇到不少技术难题和非技术性阻碍，不过它的巨大潜力和价值不可轻视，往后，随着相关技术逐渐成熟并实现融合创新，智能建造会在道路与桥梁工程里扮演越发重要的角色，一方面，关键技术比如BIM，遥感，传感器，机器人和自动化技术的持续发展，会给智能建造给予更为扎实的根基，拿BIM技术来说，它会在全生命周期管理中的应用进一步加深，凭借和其他先进技术的融合，会塑造出更高效，协同的数字化建造系统。遥感技术会把人工智能和大数据分析结合起来，做到更精确，更快捷的工程监测和灾害预警，传感器技术发展之后，智能监测系统会被更普遍地采用，而且会得到更深入的应用，这样就能提高工程结构的安全性与耐久性，机器人和自动化技术会在更多的施工场合代替人工，从而极大地改善施工速度和安全性，从另一方面来说，智能建造技术以后的发展还要注重跨学科，跨领域的融合更新，就像融合物联网，大数据，云计算这些前沿科技，形成更为智能，高效的工程建造生态系统，利用人工智能，机器学习等算法改进数据处理的准确性与效率，给智能建造给予更为科学的决策支撑。与此同时,智能建造技术发展也会越发重视可持续方面，绿色建造，节能减排等环保观念会得到深入应用，智能建造技术日后使用还要重视使用者体会及参与感，会开发出更直观，简单好上手的智能建造系统界面和交互形式，从而削减使用难度，让更多没有专业知识的人也能投身于智能建造之中，智能建造技术发展时还会越发重视个性化与定制化，以符合各类工程项目及业主的不同化需求。

结语

智能建造技术在道路与桥梁工程领域具有广阔的前景，但同时也存在不少的困难，我们要想更好的发挥智能建造技术的作用，就要不断去摸索和创新，不断改进智能建造技术的应用方式，培养人才，加强技术交流，让智能建造技术不断发展，这样才能更好地应对未来道路与桥梁工程中遇到的各种复杂需求，实现更高效的工程建造，更安全的工程建造，更可持续的工程建造。

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