跨度29米要破世界紀錄,？荷蘭最新投入使用的混凝土3D打印橋

導讀：用3D打印技術來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特，在全球范圍內，目前已經(jīng)建成的3D打印橋被報道過的有十余座,，橋梁的長度紀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,。號稱是目前世界上最長的3D打印混凝土橋,，從尺寸上來看，它確實要略長于河北工業(yè)大學28.15米的3D打印“趙州橋”和上海智慧灣科創(chuàng)園內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）和設計師Michiel van der Kley負責。是為了紀念荷蘭的Nijmegen市在2018年當選為歐洲綠色之都,。

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)新的橋梁是一個美妙的補充,。

3D打印技術讓設計更自由

今年4月份，項目方首次公布了這座橋項目的細節(jié)，并透露他們計劃打破最長的3D打印橋的世界紀錄,。

這個項目通過利用混凝土3D打印技術,，為橋梁設計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,，能夠在設計橋梁時,，在不同的地方吸收不同的力量，同時加入更多的個性化元素,。

項目方先將橋梁的設計轉化為可3D打印的結構部件,，然后創(chuàng)建參數(shù)化模型用來生成橋梁的最終設計。這個模型使原始設計符合一套結構約束,，根據(jù)埃因霍溫大學制定的打印規(guī)格對其進行分割,，并為橋梁生成了一個優(yōu)化的內部幾何形狀。

△3D打印橋梁的混凝土結構部件

3D打印是可持續(xù)的建筑技術

這個項目的首要目標是展示利用混凝土3D打印方法,，在設計和可持續(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打印技術在可持續(xù)性和設計自由度方面成為未來建筑項目的一項有吸引力的技術,。

埃因霍溫大學混凝土結構教授Theo Salet說："我們使用更少的原材料,，可以大幅提高施工速度。在未來,，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)說是世界上最長的3D打印混凝土人行橋,，于2021年9月8日正式啟用。

項目方表示："這種3D生產(chǎn)技術可以節(jié)省高達50%的材料,，因為打印機只在結構強度需要的地方打印混凝土,。3D技術正在成熟，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（建筑學院）-中南置地數(shù)字建筑研究中心徐衛(wèi)國教授團隊設計研發(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26.3米，寬度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。

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,。該步行橋橋體由橋拱結構,、橋欄板、橋面板三部分組成,，橋體結構由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。

②河北工業(yè)大學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)大學北辰校區(qū)落成,，并于2020年正式獲得“最長的3D打印橋”吉尼斯世界紀錄™稱號,。這座由河北工業(yè)大學馬國偉教授團隊共同建造的3D打印橋梁,，全長28.15米、凈跨度17.94米,，受到業(yè)內外關注,。

3D打印的趙州橋按照原始趙州橋1：2縮尺打印后現(xiàn)場裝配式組裝，是目前世界最長跨度裝配式混凝土3D打印趙州橋,。遠看成為河北工業(yè)大學一道亮麗的風景,，不時有學生或者游客上前拍照留念。走近觀看,，可以看出其裝配結構,。

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(fā)展,。

③太空灰3D打印鋼筋混凝土橋

2019年7月,，太空灰3D打印團隊宣布，完成了真正意義上整體3D打印的混凝土拱橋,，該橋長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,，打印耗時為32小時59分鐘,。

橋的主體打印在對于已經(jīng)趨于成熟的太空灰團隊來說，技術實現(xiàn)上沒有難度,。設計之初,，就把打印的這個橋定義為可以過人、過車,、包括重型車等,，完全是按照正常使用的橋來設計。所以打印時,，需要布置大量的鋼筋,，控制程序中暫停功能，斷點續(xù)打,、以及可以隨時調節(jié)打印速度快慢的功能都得以充分利用,。

④扎哈事務所3D打印混凝土橋

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

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

Striatus 是由 Zaha Hadid Architects的算法設計研究組（ZHACODE）、ETHZ（瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院）,、incremental3D（in3D）共同合作的一個項目,，并由 Holmic 付諸實現(xiàn)。

Striatus 的設計展現(xiàn)了傳統(tǒng)磚石構造和先進技術的完美結合,，同時也提供了一種能讓預算減半的建造思路：和傳統(tǒng)鋼筋混凝土樓板制造工藝相比,，運用Striatus 的設計和制造方法能節(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公司與根特大學合作開發(fā)了一座3D打印的混凝土步行橋,。

通過混凝土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，通過建造這座橋梁,，Vertico展示出混凝土3D打印的優(yōu)勢,。我們相信這項技術是解決結構材料優(yōu)化的關鍵，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巴黎奧運會3D打印混凝土橋

這是一座還未建成的3D打印橋,，法國巴黎公社（Plaine Commune Grand Paris）為籌備2024年巴黎奧運會,，計劃建造一座40米長的3D打印混凝土人行天橋。

承擔這個項目的單位包括土木工程公司Freyssinet,、Levigne和Cheron Architects,、計算和人工智能（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,。目標是，與傳統(tǒng)結構相比,，在建橋過程中減少60%的混凝土材料,。

結構的數(shù)字化設計，加上人行橋部件能夠在工業(yè)條件下生產(chǎn)并在現(xiàn)場快速組裝,，為參與項目的建筑師提供了更大的設計自由度,。為此采用3D打印將減少零部件的運輸，進而降低成本,，同時無需使用模板,。

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,。 可以供老百姓實際使用的景觀橋梁,，由上海建工和上海酷鷹機器人科技有限公司使用大型3D打印機建造。

泉州橋的長度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打印技術制造完成,。全部制造周期五周時間,，比起傳統(tǒng)混凝土灌漿制造法縮短了將近一半以上的時間。強度上也一點不比鋼筋混凝土遜色,，每平方米可以承受2千牛頓的壓強,，也就是說就算橋上就算占滿人也不用擔心橋身的堅固程度。

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�,？狷棛C器人科技有限公司又完成了另一座同樣使用3D打印技術完成的橋梁。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+玻璃纖維增強顆粒高分子材料。

⑧3D打印伸縮橋

2021年7月 ,，在即將對外開放的“星空高架公園”中有一座3D打印的伸縮橋“萬年輪”,，它連接了沿河步行道與高線廊道，是跨越園內湖的必經(jīng)之路,。橋長9.34米,，總重量僅有850公斤，分為9段可伸縮片段,，它的開合僅僅需要一分鐘

這座3D打印的伸縮橋設計靈感來源于齊白石先生的一幅作品,。除藝術性外，它能承載比自身更重的重量,，走在上面感覺很結實,。

整個的橋身和橋面都是通過3D打印技術實現(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,，不會污染環(huán)境,。

⑨同濟大學改性塑料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大學的校園一景,。這座橋吸引了校內其他學科專家的關注，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打印步行橋搬回實驗室,，進行材料升級。

雖然這次實驗沒有成功,，但是卻是國內較早用3D打印來造橋的案例,，非常有進步意義。

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,、全球最長的高分子3D打印橋“流云橋”,，也是2021年8月份剛剛被報道。

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

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，距離南極熊首次報道這座3D打印橋已經(jīng)過去了三年多時間,。

這座橋長12米,，在阿姆斯特丹外MX3D的一個工廠內進行3D打印。這個項目最開始的計劃是使用可移動的機器人直接在運河上打印,，但是由于擔心環(huán)境和行人干擾,，最終選擇在工廠內打印，并運輸?shù)竭\河上安裝的方式,。

這座橋梁的造型獨特,，流動線條外觀是由3D打印技術完成的，將自動化技術與焊接完美結合,。能夠同時承載30個人在橋上行走,。橋的設計是有機的，有很多曲線,，并且橋梁的表面在施工后沒有進行表面后處理,，這意味著3D打印鋼一層一層堆積成型的樣子是清晰可見的。橋面上鋪設了供人行走的面板,。