世界最大規(guī)模3D打印混凝土步行橋在上海寶山落成

1月12日,，目前世界最大規(guī)模3D打印混凝土步行橋在上海智慧灣科創(chuàng)園落成,。該工程由清華大學(xué)（建筑學(xué)院）-中南置地數(shù)字建筑研究中心徐衛(wèi)國教授團隊設(shè)計研發(fā),、并與上海智慧灣投資管理有限公司共同建造,。南極熊3D打印網(wǎng)作為戰(zhàn)略合作媒體,，參與了3D打印混凝土步行橋落成儀式并進行報道,。

該步行橋全長26.3米，寬度3.6米,，橋梁結(jié)構(gòu)借取了中國古代趙州橋的結(jié)構(gòu)方式，采用單拱結(jié)構(gòu)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,。

步行橋的設(shè)計采用了三維實體建模，橋欄板采用了形似飄帶的造型,，與橋拱一起構(gòu)筑出輕盈優(yōu)雅的體態(tài)橫臥于上海智慧灣池塘之上,；橋面板采用了腦紋珊瑚的形態(tài)，珊瑚紋之間的空隙填充細石子,，形成園林化的路面,。上去行走，感覺略微有些陡峭,，但很穩(wěn)定,，用手觸摸橋面，可以感受到珊瑚紋的凹凸,。

據(jù)介紹,，整體橋梁工程的打印用了兩臺機器臂3D打印系統(tǒng)，共用450小時打印完成全部混凝土構(gòu)件,；與同等規(guī)模的橋梁相比,，它的造價只有普通橋梁造價的三分之二；該橋梁主體的打印及施工未用模板,，未用鋼筋,，大大節(jié)省了工程花費。徐衛(wèi)國教授團隊自主開發(fā)的混凝土3D打印系統(tǒng)技術(shù),，具有工作穩(wěn)定性好,、打印效率快、成型精度高,、可連續(xù)工作等特點,，在三個方面具有獨特的創(chuàng)新性并領(lǐng)先于國內(nèi)外同行：機器臂前端打印頭，具有不堵頭,、且打印出的材料在層疊過程中不塌落的特點,；打印路徑生成及操作系統(tǒng)，將形體設(shè)計,、打印路徑生成,、材料泵送,、前端運動、機器臂移動等各系統(tǒng)連接為一體協(xié)同工作,；獨有的打印材料配方,，具有合理的材性及穩(wěn)定的流變性。

該步行橋橋體由橋拱結(jié)構(gòu),、橋欄板,、橋面板三部分組成，橋體結(jié)構(gòu)由44塊0.9*0.9*1.6米的混凝土3D打印單元組成 ,，橋欄板分為68塊單元進行打印,，橋面板共64塊也通過打印制成。這些構(gòu)件的打印材料均為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)過多次配比試驗及打印實驗,，目前已具有可控的流變性滿足打印需求；該新型混凝土材料的抗壓強度達到65mpa,，抗折強度達到15mpa,。

與此同時，該橋預(yù)埋有實時監(jiān)測系統(tǒng),，包括振弦式應(yīng)力監(jiān)控和高精度應(yīng)變監(jiān)控系統(tǒng),，可以即時收集橋梁受力及變形狀態(tài)數(shù)據(jù)，對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)性能具有實際作用,。

據(jù)南極熊了解,，隨著我國人口紅利的消失，建設(shè)工程對于勞動力的需求將越來越供不應(yīng)求,，智能建造將是解決這問題的重要渠道,，3D打印作為智能建造的一種重要方式，將對工程建設(shè)的智能化發(fā)展發(fā)揮重要作用,。雖然在3D混凝土打印建造方面存在著許多需要解決的瓶頸問題,，該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)及實際應(yīng)用的競爭也日益激烈，國際國內(nèi)很多科研機構(gòu)及建造公司一直致力于這方面的技術(shù)攻關(guān),，但還沒有真正將這一技術(shù)用于實際工程,。該步行橋的建成，標(biāo)志著這一技術(shù)從研發(fā)到實際工程應(yīng)用邁出了可喜的一步,，我國3D混凝土打印建造技術(shù)進入世界先進水平,。

而這座3D打印混凝土步行橋之所以落戶位于寶山的上海智慧灣科創(chuàng)園，則和這里的3D打印產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展密切相關(guān),。目前,，智慧灣科創(chuàng)園以全球首家3D打印為主題的中國3D打印文化博物館為窗口，通過展覽展示推動藝術(shù)創(chuàng)新和工業(yè)設(shè)計,；同時通過產(chǎn)業(yè)聚集,，引入3D打印產(chǎn)業(yè)和行業(yè)內(nèi)的重點企業(yè)和更多的優(yōu)秀人才來到園區(qū),，逐步形成了一個集研發(fā)、創(chuàng)意,、投資,、推廣于一體的3D打印生態(tài)圈。