世界最大3D打印混凝土步行橋
造價(jià)僅為普通橋梁的三分之二
世界最大規(guī)模3D打印混凝土步行橋12日在上海智慧灣科創(chuàng)園落成。橋長26.3米、寬3.6米，單拱結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)看像座普通的景觀橋，坡度還相當(dāng)陡峭，你敢上去走嗎？研發(fā)團(tuán)隊(duì)“打包票”表示沒問題——他們實(shí)施打印施工前做過橋梁破壞試驗(yàn)，確認(rèn)該橋荷載可以“站滿行人”。
上海智慧灣科創(chuàng)園是3D打印博物館所在地，3D打印混凝土橋架設(shè)在園區(qū)的景觀河道上，周圍是各種由集裝箱改造而成的園區(qū)建筑，彩色又棱角分明的集裝箱建筑和水泥色的曲線形橋體形成有趣的對照。
3D打印橋由清華大學(xué)（建筑學(xué)院）—中南置地?cái)?shù)字建筑研究中心徐衛(wèi)國教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)，該團(tuán)隊(duì)與上海智慧灣投資管理有限公司共同建造。橋梁結(jié)構(gòu)借取中國古代趙州橋的結(jié)構(gòu)方式，以單拱結(jié)構(gòu)承受荷載。設(shè)計(jì)采用三維實(shí)體建模，橋體由橋拱結(jié)構(gòu)、橋欄板、橋面板三部分組成，橋欄板造型形似飄帶，橋面板采用了腦紋珊瑚形態(tài)，珊瑚紋之間的空隙填充細(xì)石子，相當(dāng)耐看。
橋梁構(gòu)件的打印材料都是聚乙烯纖維混凝土添加多種外加劑組成的復(fù)合材料，經(jīng)過多次配比試驗(yàn)和打印實(shí)驗(yàn)，具有可控的流變性，滿足打印需求。這種新型混凝土材料的抗壓強(qiáng)度達(dá)到65兆帕，抗折強(qiáng)度達(dá)到15兆帕。橋內(nèi)還預(yù)埋有實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)——振弦式應(yīng)力監(jiān)控和高精度應(yīng)變監(jiān)控系統(tǒng)——能夠即時(shí)收集橋梁受力和變形狀態(tài)數(shù)據(jù)，這有助于跟蹤研究新型混凝土材料性能以及打印構(gòu)件的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。
據(jù)說這座橋挑戰(zhàn)了規(guī)定允許的最大坡度。“單拱結(jié)構(gòu)樣式有長久的生命力，而3D打印的優(yōu)勢在于能夠打印異形結(jié)構(gòu)，比如流線形、曲面形結(jié)構(gòu)。”徐衛(wèi)國說，整體橋梁工程打印用了兩臺(tái)機(jī)器臂3D打印系統(tǒng)，共耗費(fèi)450小時(shí)完成全部混凝土構(gòu)件。相比同等規(guī)模橋梁，它的造價(jià)只有普通橋梁的三分之二。
徐衛(wèi)國透露，他的團(tuán)隊(duì)還將在上海寶山繼續(xù)3D打印試驗(yàn)，接下來計(jì)劃在另一個(gè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)建造3D打印房屋。屆時(shí)房子將在現(xiàn)場打印展示，而這次混凝土橋的打印是在車間完成的。
上海智慧灣科創(chuàng)園表示，3D混凝土打印建造方面存在許多技術(shù)瓶頸，這個(gè)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)及實(shí)際應(yīng)用的競爭日益激烈，國際國內(nèi)有相當(dāng)多的科研機(jī)構(gòu)、建造公司在開展技術(shù)攻關(guān)，但還沒有真正將這一技術(shù)用于實(shí)際工程。園區(qū)步行橋的建成，意味著這項(xiàng)技術(shù)從研發(fā)向?qū)嶋H工程應(yīng)用邁出了一大步。
國內(nèi)第一座3D打印樹脂景觀橋
建橋體比傳統(tǒng)工藝省時(shí)一倍多
歷時(shí)數(shù)月精心設(shè)計(jì)、經(jīng)過上百次易稿，國內(nèi)首座3D打印樹脂景觀橋終于揭開神秘面紗，11日下午在普陀區(qū)桃浦智創(chuàng)城中央公園落成。這是國內(nèi)第一座運(yùn)用3D打印技術(shù)完成的一次成型、最大跨度、多維曲面的高分子材料景觀橋。
最近上海陰雨連連，讓人們一度對這座打印橋的安裝過程擔(dān)憂起來。不過，施工方告訴記者，在制作過程中，該橋在高分子材料中加入了一定比例的玻璃纖維，這種材料具備高耐候性，可以承受長期日曬雨淋，完全能達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
有別于傳統(tǒng)橋梁，這座3D打印樹脂橋呈現(xiàn)漂亮的三維曲面形狀，營造出自由變幻、富于動(dòng)態(tài)的橋體形態(tài)。據(jù)上海建工集團(tuán)副總工程師陳曉明介紹，這樣的三維曲面依靠傳統(tǒng)工藝是無法實(shí)現(xiàn)的，3D打印技術(shù)讓曾經(jīng)的不可能變?yōu)榭赡?。?jù)了解，該橋橋體用時(shí)35天完成打印，而若用傳統(tǒng)工藝，則將花費(fèi)兩到三個(gè)月。
立交橋、人行天橋、跨海大橋……3D打印未來在建筑領(lǐng)域大有用武之地。它不僅可以縮短橋梁建造周期，還能很好地還原建筑設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)會(huì)不會(huì)對傳統(tǒng)建筑工藝帶來沖擊?陳曉明認(rèn)為，兩者并不是此消彼長的關(guān)系，而是共同合作。3D打印技術(shù)的優(yōu)勢領(lǐng)域在建筑裝飾方面，可以更好地呈現(xiàn)建筑的藝術(shù)性，而傳統(tǒng)混凝土等工藝在承重結(jié)構(gòu)等方面更有優(yōu)勢。
據(jù)悉，桃浦中央綠地由上海建工園林集團(tuán)等單位參與承建，規(guī)劃總占地面積50公頃，其中水體總面積4.1公頃；加上滬嘉高速以北的北拓區(qū)域，總面積將達(dá)到近100公頃，建成后將成為中心城區(qū)最大的開放式公共綠地。
記者獲悉，該綠地總體景觀方案借鑒了紐約中央公園和倫敦海德公園的設(shè)計(jì)理念，融合中國傳統(tǒng)書法、舞蹈和太極藝術(shù)的優(yōu)美動(dòng)勢，通過打造綠地內(nèi)連綿起伏的地形和蜿蜒動(dòng)態(tài)的園路水系，形成一個(gè)連續(xù)變化、層疊展開的山水長卷和行云流水的動(dòng)態(tài)空間。
這座3D打印橋在桃浦中央綠地“安家”的過程，又是一段頗為有趣的故事。據(jù)介紹，整個(gè)桃浦中央綠地內(nèi)計(jì)劃建造九座橋，而這座3D打印樹脂橋起初也被設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)，但項(xiàng)目方為了突出綠地的科技特色，最終決定用3D打印技術(shù)來制造橋體。
隨著這座3D打印橋的落成，作為上海重點(diǎn)轉(zhuǎn)型發(fā)展示范區(qū)域的桃浦地區(qū)也將迎來蛻變新生，朝著“國際創(chuàng)新城”目標(biāo)不斷邁進(jìn)。
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