3D打印版“趙州橋”亮相天津,人可以在上面行走嗎?
坐落於河北省石家莊市的趙州橋是世界上現存最早、保存最好的弧形單孔敞肩型石拱橋,距今已有1400多年的歷史。令人萬萬沒想到的是天津居然也有趙州橋了!10月13日下午,裝配式混凝土3D打印趙州橋落成典禮在河北工業大學北辰校區舉行。3D打印的趙州橋矗立在河北工業大學北辰校區東北方向的景觀河上,呈灰白色,不時有學生拾級而上、在橋上來往通行。
據了解,由該校副校長兼土木與交通學院院長馬國偉教授帶領團隊完成的這座裝配式混凝土3D打印橋梁,這是世界上第壹座裝配式3D打印的橋梁,也是目前世界上跨度最長、橋梁總長最長、規模最大的混凝土3D打印橋梁。?
3D打印版趙州橋,橋梁跨度18.04米、總長28.1米。橋欄桿整體形態設計迎合了趙州橋孔洞曲線,橋面與欄板加入桃花元素,寓意桃李滿天下,同時欄板嵌入了1903、1912、1929、1952、1995、2019等年份的字樣,寓意學校建校116年的發展。
建造過程中,按照趙州橋1:2縮尺打印後現場裝配式組裝,不僅混凝土材料是獨家特殊配制的,3D打印水泥基機械設備是自主開發設計的,還綜合考慮了各項橋梁常規設計中的荷載因素,安全系數高。
該步行橋的成功落成,對於推進智能建造關鍵技術的長足發展,實現我國建築綠色化、工業化、智能化具有重要意義。
3D打印建橋有啥不壹樣
馬國偉介紹,3D打印是壹種顛覆傳統的建造模式。裝配式混凝土3D打印趙州橋采用模塊化打印技術,在現場直接進行裝配式建造,為傳統橋梁賦予現代氣息,充分實現設計新型化、材料功能化、施工虛擬化、裝配模塊化和監測智能化。
3D打印可以在沒有模板支撐的前提下,自由靈活地快速建造異型混凝土結構和建築,設計方案更加自由靈動,可以利用打印中的特殊紋理賦予建築特殊表皮,同時還可以運用於古建築保護中,精準恢復古建築的殘損、遺失部分。
相比傳統的施工建造,3D打印可節省約1/3的建築材料和2/3的人工,高度自動化的打印過程可大大提高建造效率。該技術還可提升建造效率,不會因結構的幾何復雜程度而增加成本,並減少對現場環境的汙染。在3D打印橋梁過程中,內嵌了許多傳感器,用於24小時對橋梁進行健康監測,可及時發現受力等問題並予以排除,保證安全第壹的同時,體現了智能化集成。
上海也有壹座“趙州橋”。今年,1月12日,壹座3D打印的混凝土步行橋在上海智慧灣科創園落成。該步行橋全長26.3米,寬3.6米,橋梁結構借取了中國古代趙州橋的結構方式,采用單拱結構承受荷載,拱腳間距14.4米。在該橋梁進入實際打印施工之前,進行了1∶4縮尺實材橋梁破壞試驗,其強度可滿足站滿行人的荷載要求。
該工程由清華大學(建築學院)—中南置地數字建築研究中心徐衛國教授團隊設計研發,並與上海智慧灣投資管理有限公司***同建造 ,在這座橋誕生之前,世界上已有兩座3D打印混凝土橋。壹座在荷蘭海默特,全長8米,寬3.5米,橫跨在壹條水渠上。另壹座在西班牙卡斯蒂利亞的公園裏,全長12米,寬1.75米。