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世界最大規模3D打印混凝土步行橋在上海落成啟用

科技新聞來源:中國新聞網 2019年01月13日 09:55 A-A+ 二維碼
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世界最大規模3D打印混凝土步行橋在上海落成啟用

  1月12日,世界最大規模3D打印混凝土步行橋在滬落成啟用,人們站在橋體上歡慶該新興建築體的誕生。

  中新網上海1月13日電 (記者 于俊)一座體態優雅、形似飄帶的水泥橋12日橫跨于上海寶山智慧灣的小河之上,宣告全球最大規模混凝土3D打印步行橋落成並投入使用。

  該步行橋全長26.3米、寬度3.6米,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。工程由清華大學(建築學院)——中南置地數字建築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公司共同建造。

  整體設計採用三維實體建模,橋欄板採用了形似飄帶的造形與橋拱一起構築出輕盈優雅的體態,橋面板採用腦紋珊瑚形態,珊瑚紋之間的空隙填充細石子,形成園林化的路面。

  橋體運用了徐衛國教授團隊自主開發的混凝土3D打印系統技術。該系統由數字建築設計、打印路徑生成、操作控制系統、打印機前端、混凝土材料等創新技術集成,具有工作穩定性好、打印效率快、成型精度高、可連續工作等特點。有三方面的創新性:第一為機器臂前端打印頭,具有不堵頭、且打印出的材料在層疊過程中不塌落的特點;第二為打印路徑生成及操作系統,它將形體設計、打印路徑生成、材料泵送、前端運動、機器臂移動等各系統連接為一體協同工作;第三為獨有的打印材料配方,它具有合理的材性及穩定的流變性。

  工程打印用了兩台機器臂3D打印系統,耗時450小時打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;該橋梁主體的打印及施工未用模板及鋼筋,大大節省了工程花費。

  在打印施工之前,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。橋體預埋有實時監測系統,包括振弦式應力監控和高精度應變監控系統,可即時收集橋梁受力及變形狀態數據,對於跟蹤研究新型混凝土材料性能以及打印構件的結構力學性能具有實際作用。

  隨著中國人口紅利的消失,建設工程對於勞動力需求日趨緊張,3D打印作為智慧建造的重要方式,將對中國工程建設的智慧化發展及推動建築工業的轉型升級發揮重要作用。

  儘管近年來許多國內外的科研機構及建造公司致力於3D混凝土打印建造的技術攻關,但還沒有真正將這一技術用於實際工程。上海3D打印步行橋的建成,標誌著該技術從研發到實際工程應用邁出了可喜的一步,也標誌著中國3D混凝土打印建造技術已跨入世界先進水平。(完)

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