跨度29米要破世界紀(jì)錄,？荷蘭最新投入使用的混凝土3D打印橋

導(dǎo)讀：用3D打印技術(shù)來(lái)建橋正日漸成為新的潮流,，建筑方不再需要模板，橋的造型也可以更加獨(dú)特,，在全球范圍內(nèi),，目前已經(jīng)建成的3D打印橋被報(bào)道過(guò)的有十余座，橋梁的長(zhǎng)度紀(jì)錄也在不斷的被突破,。

2021年9月10日,，南極熊獲悉，荷蘭最新建成了一座3D打印的混凝土人行橋,，跨度為29米,。號(hào)稱是目前世界上最長(zhǎng)的3D打印混凝土橋，從尺寸上來(lái)看,，它確實(shí)要略長(zhǎng)于河北工業(yè)大學(xué)28.15米的3D打印“趙州橋”和上海智慧灣科創(chuàng)園內(nèi)26.3米的3D打印混凝土步行橋,。

△荷蘭3D打印混凝土橋,，跨度為29米

這座3D打印橋由Rijkswaterstaat（荷蘭公共工程和水管理總局）和設(shè)計(jì)師Michiel van der Kley負(fù)責(zé)。是為了紀(jì)念荷蘭的Nijmegen市在2018年當(dāng)選為歐洲綠色之都,。

這座橋由建筑公司BAM和Weber Beamix在混凝土打印工廠制造,。Nijmegen市是一座橋梁之城，這座特殊的,、創(chuàng)新的橋梁是一個(gè)美妙的補(bǔ)充,。

3D打印技術(shù)讓設(shè)計(jì)更自由

今年4月份，項(xiàng)目方首次公布了這座橋項(xiàng)目的細(xì)節(jié),，并透露他們計(jì)劃打破最長(zhǎng)的3D打印橋的世界紀(jì)錄,。

這個(gè)項(xiàng)目通過(guò)利用混凝土3D打印技術(shù)，為橋梁設(shè)計(jì)注入了更多的自由形式,。由于不受材料選擇或混凝土模板等傳統(tǒng)工藝的限制，能夠在設(shè)計(jì)橋梁時(shí),，在不同的地方吸收不同的力量,，同時(shí)加入更多的個(gè)性化元素。

項(xiàng)目方先將橋梁的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為可3D打印的結(jié)構(gòu)部件,，然后創(chuàng)建參數(shù)化模型用來(lái)生成橋梁的最終設(shè)計(jì),。這個(gè)模型使原始設(shè)計(jì)符合一套結(jié)構(gòu)約束，根據(jù)埃因霍溫大學(xué)制定的打印規(guī)格對(duì)其進(jìn)行分割,，并為橋梁生成了一個(gè)優(yōu)化的內(nèi)部幾何形狀,。

△3D打印橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)部件

3D打印是可持續(xù)的建筑技術(shù)

這個(gè)項(xiàng)目的首要目標(biāo)是展示利用混凝土3D打印方法，在設(shè)計(jì)和可持續(xù)發(fā)展等方面的好處,，不僅是橋梁,，還有房屋和其他建筑。

3D打印橋梁的建造速度比通過(guò)傳統(tǒng)方法建造的橋梁快得多,，而且需要的混凝土也少,。這些因素使得混凝土3D打印技術(shù)在可持續(xù)性和設(shè)計(jì)自由度方面成為未來(lái)建筑項(xiàng)目的一項(xiàng)有吸引力的技術(shù)。

埃因霍溫大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)教授Theo Salet說(shuō)："我們使用更少的原材料,，可以大幅提高施工速度,。在未來(lái)，我們希望使混凝土更加可持續(xù),，也可以重新使用它,。"

這座橋總跨度為29米，據(jù)說(shuō)是世界上最長(zhǎng)的3D打印混凝土人行橋,，于2021年9月8日正式啟用,。

項(xiàng)目方表示："這種3D生產(chǎn)技術(shù)可以節(jié)省高達(dá)50%的材料，因?yàn)榇蛴�機(jī)只在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要的地方打印混凝土,。3D技術(shù)正在成熟,，并正在成為更快,、更可持續(xù)和更便宜地建造人行橋的一個(gè)重要選擇"。

△裝配3D打印的混凝土橋

全球其他的3D打印橋梁

①上海智慧灣3D打印混凝土步行橋

2019年1月,，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(guó)教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā),，并與上海智慧灣投資管理有限公司共同建造的3D打印混凝土步行橋在上海智慧灣科創(chuàng)園落成。

該步行橋全長(zhǎng)26.3米,，寬度3.6米,，橋梁結(jié)構(gòu)借取了中國(guó)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(jìn)入實(shí)際打印施工之前，進(jìn)行了1:4縮尺實(shí)材橋梁破壞試驗(yàn),，其強(qiáng)度可滿足站滿行人的荷載要求,。

整體橋梁工程的打印用了兩臺(tái)機(jī)器臂3D打印系統(tǒng)，共用450小時(shí)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(jià)只有普通橋梁造價(jià)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(fèi)。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(jìn)行打印,，橋面板共64塊也通過(guò)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(guò)多次配比試驗(yàn)及打印實(shí)驗(yàn),，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(qiáng)度達(dá)到65mpa,，抗折強(qiáng)度達(dá)到15mpa,。

②河北工業(yè)大學(xué)3D打印“趙州橋”

2019年10月，裝配式混凝土3D打印趙州橋在河北工業(yè)大學(xué)北辰校區(qū)落成,，并于2020年正式獲得“最長(zhǎng)的3D打印橋”吉尼斯世界紀(jì)錄™稱號(hào),。這座由河北工業(yè)大學(xué)馬國(guó)偉教授團(tuán)隊(duì)共同建造的3D打印橋梁，全長(zhǎng)28.15米,、凈跨度17.94米,，受到業(yè)內(nèi)外關(guān)注。

3D打印的趙州橋按照原始趙州橋1：2縮尺打印后現(xiàn)場(chǎng)裝配式組裝,，是目前世界最長(zhǎng)跨度裝配式混凝土3D打印趙州橋,。遠(yuǎn)看成為河北工業(yè)大學(xué)一道亮麗的風(fēng)景,，不時(shí)有學(xué)生或者游客上前拍照留念。走近觀看,，可以看出其裝配結(jié)構(gòu),。

橋面與欄板加入桃花元素，寓意桃李滿天下,，同時(shí)欄板嵌入了1903,、1912、1929,、1952,、1995、2019等年份的字樣,，寓意學(xué)校建校116年的發(fā)展,。

③太空灰3D打印鋼筋混凝土橋

2019年7月，太空灰3D打印團(tuán)隊(duì)宣布,，完成了真正意義上整體3D打印的混凝土拱橋,，該橋長(zhǎng)5.5米，寬2.1米,，高1.6米。打印材料是普通425水泥,，加上骨料和鋼筋,，總重量約10噸左右，打印耗時(shí)為32小時(shí)59分鐘,。

橋的主體打印在對(duì)于已經(jīng)趨于成熟的太空灰團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上沒(méi)有難度。設(shè)計(jì)之初,，就把打印的這個(gè)橋定義為可以過(guò)人,、過(guò)車、包括重型車等,，完全是按照正常使用的橋來(lái)設(shè)計(jì),。所以打印時(shí)，需要布置大量的鋼筋,，控制程序中暫停功能,，斷點(diǎn)續(xù)打、以及可以隨時(shí)調(diào)節(jié)打印速度快慢的功能都得以充分利用,。

④扎哈事務(wù)所3D打印混凝土橋

2020年,，一座造型獨(dú)特的拱形磚橋出現(xiàn)在今年的威尼斯國(guó)際建筑雙年展 (Giardini della Marinaressa) 的場(chǎng)地上，引起了路人的好奇與關(guān)注,。

它名為 「Striatus 」,，是一座 16x12 米的人行天橋,。由 3D 打印的預(yù)制混凝土板組裝而成。

Striatus 是由 Zaha Hadid Architects的算法設(shè)計(jì)研究組（ZHACODE）,、ETHZ（瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院）,、incremental3D（in3D）共同合作的一個(gè)項(xiàng)目，并由 Holmic 付諸實(shí)現(xiàn),。

Striatus 的設(shè)計(jì)展現(xiàn)了傳統(tǒng)磚石構(gòu)造和先進(jìn)技術(shù)的完美結(jié)合,，同時(shí)也提供了一種能讓預(yù)算減半的建造思路：和傳統(tǒng)鋼筋混凝土樓板制造工藝相比，運(yùn)用Striatus 的設(shè)計(jì)和制造方法能節(jié)約 70% 的混凝土用量,，甚至還可以節(jié)約 90% 的鋼材,！

⑤荷蘭混凝土3D打印人行天橋

2019年9月，荷蘭Vertico公司與根特大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了一座3D打印的混凝土步行橋,。

通過(guò)混凝土3D打印工藝,，該公司將橋梁施工中使用的材料減少了60％，但卻可以保證與傳統(tǒng)工藝建造的橋梁承受相同的重量,。

Vertico創(chuàng)始人Volker Ruitinga表示：“這座橋展示了3D混凝土打印提供的各種可能性,，通過(guò)建造這座橋梁，Vertico展示出混凝土3D打印的優(yōu)勢(shì),。我們相信這項(xiàng)技術(shù)是解決結(jié)構(gòu)材料優(yōu)化的關(guān)鍵,，不但可以減少二氧化碳排放，還能提高建筑業(yè)的生產(chǎn)力,�,！�

⑥2024巴黎奧運(yùn)會(huì)3D打印混凝土橋

這是一座還未建成的3D打印橋，法國(guó)巴黎公社（Plaine Commune Grand Paris）為籌備2024年巴黎奧運(yùn)會(huì),，計(jì)劃建造一座40米長(zhǎng)的3D打印混凝土人行天橋,。

承擔(dān)這個(gè)項(xiàng)目的單位包括土木工程公司Freyssinet、Levigne和Cheron Architects,、計(jì)算和人工智能（AI）公司Quadric,、建筑材料專家LafrageHolcim和大型3D打印公司XtreeE。

跨度40米的人行天橋的橋面將完全由3D打印混凝土建造,。目標(biāo)是,，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，在建橋過(guò)程中減少60%的混凝土材料,。

結(jié)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計(jì),，加上人行橋部件能夠在工業(yè)條件下生產(chǎn)并在現(xiàn)場(chǎng)快速組裝，為參與項(xiàng)目的建筑師提供了更大的設(shè)計(jì)自由度,。為此采用3D打印將減少零部件的運(yùn)輸,，進(jìn)而降低成本，同時(shí)無(wú)需使用模板。

3D打印高分子材料橋

⑦泉州橋

2019年6月,，一座新的3D打印橋梁制造工作已經(jīng)完成,，該橋被稱為泉州連綿帶3D打印橋梁，在福建泉州百崎湖生態(tài)連綿帶完成安裝,。 可以供老百姓實(shí)際使用的景觀橋梁,，由上海建工和上海酷鷹機(jī)器人科技有限公司使用大型3D打印機(jī)建造。

泉州橋的長(zhǎng)度17.5米,，高3.2米,，寬3.2米，重量12噸,，橋身整體都是由高分子材料使用3D打印技術(shù)制造完成,。全部制造周期五周時(shí)間，比起傳統(tǒng)混凝土灌漿制造法縮短了將近一半以上的時(shí)間,。強(qiáng)度上也一點(diǎn)不比鋼筋混凝土遜色,，每平方米可以承受2千牛頓的壓強(qiáng)，也就是說(shuō)就算橋上就算占滿人也不用擔(dān)心橋身的堅(jiān)固程度,。

這是繼去年上海桃浦中央綠地公園的景觀橋之后,，上海建工與上海酷鷹機(jī)器人科技有限公司又完成了另一座同樣使用3D打印技術(shù)完成的橋梁,。2018年11月完工的桃浦中央綠地景觀橋,，重6噸采用橫向一體化打印成型，而2019年6月完工的泉州連綿帶山巒景觀橋,，重量提升1倍達(dá)到12噸,，采用縱向打印分為16段打印后組裝完成。所使用的材料都是ASA+玻璃纖維增強(qiáng)顆粒高分子材料,。

⑧3D打印伸縮橋

2021年7月 ,，在即將對(duì)外開(kāi)放的“星空高架公園”中有一座3D打印的伸縮橋“萬(wàn)年輪”,，它連接了沿河步行道與高線廊道,，是跨越園內(nèi)湖的必經(jīng)之路。橋長(zhǎng)9.34米,，總重量?jī)H有850公斤,，分為9段可伸縮片段，它的開(kāi)合僅僅需要一分鐘

這座3D打印的伸縮橋設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于齊白石先生的一幅作品,。除藝術(shù)性外,，它能承載比自身更重的重量，走在上面感覺(jué)很結(jié)實(shí),。

整個(gè)的橋身和橋面都是通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,，橋面和橋身的每一塊面板也都不一樣。橋的組成材料采用環(huán)保材料碳酸聚酯，使用多年磨損后,，還可以回收再造,，不會(huì)污染環(huán)境。

⑨同濟(jì)大學(xué)改性塑料3D打印步行橋

2017年8月,，一座外表黝黑,、以全新改性塑料打印的步行橋成為同濟(jì)大學(xué)的校園一景。這座橋吸引了校內(nèi)其他學(xué)科專家的關(guān)注,，然而,，持續(xù)多日的高溫，使得建橋者袁烽不得不將這座僅誕生42天的世界首座3D打印步行橋搬回實(shí)驗(yàn)室,，進(jìn)行材料升級(jí),。

雖然這次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有成功，但是卻是國(guó)內(nèi)較早用3D打印來(lái)造橋的案例,，非常有進(jìn)步意義,。

⑩成都3D打印“流云橋”

這就是位于成都龍泉驛區(qū)驛馬河公園的、全球最長(zhǎng)的高分子3D打印橋“流云橋”,，也是2021年8月份剛剛被報(bào)道,。

“流云橋”位于該公園杉影湖之上。整橋全長(zhǎng)66.8米,，其中3D打印部分橋長(zhǎng)21.58米,、最寬處8米、最高處2.68米,。橋梁設(shè)計(jì)的靈感來(lái)源于驛馬河自由奔騰的形態(tài),，以及舞動(dòng)的絲綢。

供圖 中建西南院景觀院

3D打印不銹鋼橋

⑪ 荷蘭阿姆斯特丹3D打印不銹鋼橋

2021年7月 ,，荷蘭阿姆斯特丹的3D打印不銹鋼橋終于投入使用了,，距離南極熊首次報(bào)道這座3D打印橋已經(jīng)過(guò)去了三年多時(shí)間。

這座橋長(zhǎng)12米,，在阿姆斯特丹外MX3D的一個(gè)工廠內(nèi)進(jìn)行3D打印,。這個(gè)項(xiàng)目最開(kāi)始的計(jì)劃是使用可移動(dòng)的機(jī)器人直接在運(yùn)河上打印，但是由于擔(dān)心環(huán)境和行人干擾,，最終選擇在工廠內(nèi)打印,，并運(yùn)輸?shù)竭\(yùn)河上安裝的方式。

這座橋梁的造型獨(dú)特,，流動(dòng)線條外觀是由3D打印技術(shù)完成的,，將自動(dòng)化技術(shù)與焊接完美結(jié)合。能夠同時(shí)承載30個(gè)人在橋上行走,。橋的設(shè)計(jì)是有機(jī)的,，有很多曲線，并且橋梁的表面在施工后沒(méi)有進(jìn)行表面后處理，這意味著3D打印鋼一層一層堆積成型的樣子是清晰可見(jiàn)的,。橋面上鋪設(shè)了供人行走的面板,。