1月12日,目前世界最大規模3D列印混凝土步行橋在上海智慧灣科創園落成。該步行橋的建成,標誌著3D列印技術從研發到實際工程應用邁出了可喜的一步,同時標誌著中國3D混凝土列印建造技術進入世界先進水準。

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,採用單拱結構承受荷載,拱腳間距14.4米。在該橋梁進入實際列印施工之前,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。

3D列印混凝土步行橋橋面。 康玉湛 攝

該工程由清華大學(建築學院)-中南置地數字建築聯合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共同建造。步行橋的列印運用了徐衛國教授團隊自主開發的混凝土3D列印系統技術,該系統具有工作穩定性好、列印效率快、成型精度高、可連續工作等特點。

該橋位於上海智慧灣科創園。 康玉湛 攝

徐衛國表示,該系統在三個方面具有獨特的創新性並領先於國內外同行。第一為機器臂前端列印頭,它具有不堵頭、列印出的材料在層疊過程中不塌落的特點;第二為列印路徑生成及作業系統,它將各系統連接為一體協同工作;第三為獨有的列印材料配方。

整體橋梁工程的列印用了兩台機器臂3D列印系統,共用450小時列印完成全部混凝土構件。與同等規模的橋梁相比,它的造價只有普通橋梁造價的三分之二。同時,該橋梁主體的列印及施工未用模板,未用鋼筋,大大節省了工程花費。

3D列印混凝土步行橋橋身。 康玉湛 攝

徐衛國透露,橋內還設置了一套檢測系統。這套系統能及時把各種數據,包括位移、硬力、橋內部的受力情況等顯示出來,從而讓團隊更好地把握該橋的狀況。

步行橋的設計採用了三維實體建模,橋欄板採用了形似飄帶的造型與橋拱一起構築出輕盈優雅的體態橫臥于上海智慧灣池塘之上。該橋的橋面板採用了腦紋珊瑚的形態,珊瑚紋之間的空隙填充細石子,形成園林化的路面。

該橋所用材料。 康玉湛 攝

“未來的目標是要用這一技術列印房屋,列印房屋比列印橋更複雜,不光是列印結構本身,還要解決保溫、防水、管道、室內裝飾等問題。目前我們正在研發中,相信不久會把房屋列印出來。”徐衛國表示。