摘要：本文针对土木工程结构试验信息管理展开研究。首先概述了 BIM 技术在土木工程中的应用，包括其概念、特点以及在结构设计与施工中的应用现状。接着深入分析了土木工程结构试验信息管理的需求，涵盖试验信息的类型与特点、传统信息管理方式的不足以及对基于 BIM 的信息管理系统的需求。随后详细阐述了基于 BIM 的土木工程结构试验信息管理系统设计，包括系统总体架构、数据库、功能模块和可视化界面设计。通过本研究，旨在建立高效的试验信息管理系统，提升土木工程结构试验的管理水平和效率。

关键词：BIM 技术；土木工程；结构试验；信息管理系统

引言

随着土木工程的不断发展，结构试验在工程质量控制和科学研究中起着至关重要的作用。然而，传统的土木工程结构试验信息管理方式存在诸多弊端，如数据易丢失、查询不便、难以实现信息共享等。与此同时，BIM 技术以其可视化、协同性、参数化等优势，在土木工程领域得到了广泛应用。因此，探索基于 BIM 的土木工程结构试验信息管理系统具有重要的现实意义。

一、BIM 技术在土木工程中的应用概述

1.1 BIM 技术的概念与特点

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是一种基于数字化技术的工程建设管理方法。它通过建立三维模型，将工程项目的各种信息整合其中，包括几何信息、物理信息、功能信息等。

可视化，能够以三维立体的形式直观地展示工程结构，便于设计人员和施工人员理解和沟通。协同性，不同专业的人员可以在同一个模型上进行工作，实现信息共享和协同作业，提高工作效率。再者是参数化，模型中的各个构件都可以通过参数进行定义和调整，方便进行设计优化和变更管理。可模拟性，可以对工程建设的各个阶段进行模拟，如施工过程模拟、能耗分析模拟等，为项目决策提供依据。

1.2 BIM 在土木工程结构设计与施工中的应用现状

在土木工程结构设计中，BIM 技术得到了广泛应用。设计人员可以利用 BIM 软件进行三维建模，更加准确地表达设计意图，减少设计错误。同时，通过对结构进行分析和模拟，可以优化结构设计，提高结构的安全性和经济性。在施工阶段，BIM 技术可以用于施工进度管理、资源管理、质量安全管理等方面。通过建立施工模型，可以提前规划施工顺序和资源调配，减少施工冲突和浪费。目前，越来越多的土木工程项目开始采用 BIM 技术，并且取得了显著的成效。然而，BIM 技术在土木工程中的应用还存在一些问题，如技术标准不统一、人才短缺、成本较高等，需要进一步加强研究和推广应用。

二、土木工程结构试验信息管理的需求分析

2.1 试验信息的类型与特点

土木工程结构试验涉及多种类型的信息。首先是试件信息，包括试件的尺寸、材料、制作工艺等。这些信息对于评估结构的性能和质量至关重要。其次是试验设备信息，如加载设备的型号、精度、量程等，以及传感器的类型、布置位置等。再者是试验过程中的数据信息，包括荷载、位移、应变等各种物理量的实时测量值。还有试验环境信息，如温度、湿度等，这些因素可能会对试验结果产生影响。

试验信息具有以下特点。一是数据量大，结构试验往往需要进行大量的测量和记录，产生海量的数据。二是类型复杂，包括数值型数据、文本型数据、图像型数据等多种形式。三是关联性强，不同类型的信息之间存在紧密的联系，例如试件信息与试验数据、设备信息与试验结果等。四是动态性，试验过程中信息不断变化，需要及时记录和更新。

2.2 传统信息管理方式的不足

传统的土木工程结构试验信息管理方式主要采用纸质记录和电子表格等形式。这种方式存在诸多不足。纸质记录容易丢失、损坏，且不便于查询和共享。电子表格虽然在一定程度上提高了数据管理的效率，但对于复杂的试验信息管理仍显力不从心。传统方式难以实现信息的可视化，无法直观地展示试验结构和数据的关系。传统管理方式缺乏协同性，不同人员之间的信息交流和共享困难，容易导致信息不一致。传统方式对于数据的分析和处理能力有限，难以满足对试验结果进行深入研究的需求。

2.3 基于 BIM 的信息管理系统的需求

基于 BIM 的信息管理系统能够有效弥补传统方式的不足，满足土木工程结构试验信息管理的需求。系统需要具备强大的数据存储和管理能力，能够安全、高效地存储各种类型的试验信息，并方便用户进行查询和检索。系统应实现信息的可视化，通过三维模型展示试验结构和设备，以及试验数据的动态变化，提高信息的可读性和理解性。

三、基于 BIM 的土木工程结构试验信息管理系统设计

3.1 系统总体架构设计

基于 BIM 的土木工程结构试验信息管理系统总体架构分为三层。第一层为用户界面层，主要面向试验人员、管理人员和研究人员等不同用户群体，提供直观、友好的可视化操作界面，方便用户进行数据输入、查询、分析和结果展示等操作。第二层为业务逻辑层，负责处理系统的各种业务逻辑，包括数据管理、分析处理、协同工作等功能。该层通过调用底层的数据访问层，实现对数据库的操作，并将处理结果返回给用户界面层。第三层为数据访问层，主要负责与数据库进行交互，实现数据的存储、读取、更新和删除等操作。

3.2 数据库设计

数据库是系统的核心组成部分，其设计的合理性直接影响系统的性能和稳定性。在设计数据库时，需要考虑试验信息的类型、特点和管理需求。确定数据库的实体和关系，包括试件实体、设备实体、试验数据实体等，以及它们之间的关联关系。设计数据库表结构，确定每个表的字段和数据类型。对于试验数据，可以采用时间序列数据库进行存储，以便高效地处理大量的实时数据。为了保证数据的安全性和完整性，需要设置数据备份和恢复机制，以及数据访问权限控制。

3.3 功能模块设计

基于 BIM 的土木工程结构试验信息管理系统主要包括以下功能模块：

试验项目管理模块：对试验项目进行登记、管理和查询，包括项目名称、负责人、试验时间等信息。

试件管理模块：管理试件的信息，包括试件的尺寸、材料、制作工艺等，以及试件的状态和使用情况。

设备管理模块：管理试验设备的信息，包括设备的型号、精度、量程等，以及设备的维护和保养情况。

试验数据管理模块：对试验过程中的数据进行采集、存储、查询和分析，包括荷载、位移、应变等各种物理量的实时测量值。

报告生成模块：根据试验数据自动生成试验报告，包括试验目的、方法、结果和结论等内容。

协同工作模块：支持不同用户之间的协同工作，包括信息共享、任务分配、进度跟踪等功能。

系统管理模块：对系统进行管理和维护，包括用户管理、权限设置、数据备份和恢复等功能。

3.4 可视化界面设计

可视化界面是系统与用户进行交互的重要窗口，其设计的好坏直接影响用户的使用体验。在设计可视化界面时，需要充分考虑用户的需求和操作习惯，提供简洁、直观、易用的界面。界面设计应采用现代化的设计风格，注重色彩搭配和布局合理性。对于试验结构和设备，可以通过 BIM 模型进行可视化展示，用户可以在三维场景中查看试件的形状、尺寸和位置，以及设备的布置和连接情况。对于试验数据，可以采用图表、曲线等形式进行可视化展示，用户可以直观地了解数据的变化趋势和规律。

结语

基于 BIM 的土木工程结构试验信息管理系统为土木工程领域带来了新的发展机遇。通过对 BIM 技术概念与特点的阐述，分析了其在土木结构设计与施工中的应用现状及试验信息管理需求。系统设计涵盖总体架构、数据库、功能模块与可视化界面等方面。未来，应不断优化该系统，提高其性能与适用性，推动土木工程结构试验信息管理迈向更高水平，助力行业可持续发展。

参考文献

[1]彭玉冰.基于BIM的土木工程结构试验信息管理系统研究[D].合肥工业大学，2020.DOI：10.27101/d.cnki.ghfgu.2020.000163.

[2]李雪峰.试析土木工程结构设计的问题及对策[J].建材发展导向，2024，22（19）：29-31.DOI：10.16673/j.cnki.jcfzdx.2024.0649.

[3]韩博雄.低温环境对土木工程材料和结构的影响[J].工程抗震与加固改造，2024，46（05）：197.