原标题:连开先河,上海新增两座3D打印桥 新技术新材料让建筑变得更容易、更经济、更环保

世界最大3D打印混凝土步行桥昨天在上海智慧湾科创园落成,荷载可以“站满行人”。世界最大3D打印混凝土步行桥昨天在上海智慧湾科创园落成,荷载可以“站满行人”。
  这是国内第一座运用3D打印技术完成的一次成型、最大跨度、多维曲面的高分子材料景观桥,呈现漂亮的三维曲面形状。(上海建工集团供图)  这是国内第一座运用3D打印技术完成的一次成型、最大跨度、多维曲面的高分子材料景观桥,呈现漂亮的三维曲面形状。(上海建工集团供图)

  世界最大3D打印混凝土步行桥

  造价仅为普通桥梁的三分之二

  ■本报首席记者 钱蓓

  世界最大规模3D打印混凝土步行桥昨天在上海智慧湾科创园落成。桥长26.3米、宽3.6米,单拱结构,远看像座普通的景观桥,坡度还相当陡峭,你敢上去走吗?研发团队“打包票”表示没问题——他们实施打印施工前做过桥梁破坏试验,确认该桥荷载可以“站满行人”。

  上海智慧湾科创园是3D打印博物馆所在地,3D打印混凝土桥架设在园区的景观河道上,周围是各种由集装箱改造而成的园区建筑,彩色又棱角分明的集装箱建筑和水泥色的曲线形桥体形成有趣的对照。

  3D打印桥由清华大学(建筑学院)—中南置地数字建筑研究中心徐卫国教授团队设计研发,该团队与上海智慧湾投资管理有限公司共同建造。桥梁结构借取中国古代赵州桥的结构方式,以单拱结构承受荷载。设计采用三维实体建模,桥体由桥拱结构、桥栏板、桥面板三部分组成,桥栏板造型形似飘带,桥面板采用了脑纹珊瑚形态,珊瑚纹之间的空隙填充细石子,相当耐看。

  桥梁构件的打印材料都是聚乙烯纤维混凝土添加多种外加剂组成的复合材料,经过多次配比试验和打印实验,具有可控的流变性,满足打印需求。这种新型混凝土材料的抗压强度达到65兆帕,抗折强度达到15兆帕。桥内还预埋有实时监测系统——振弦式应力监控和高精度应变监控系统——能够即时收集桥梁受力和变形状态数据,这有助于跟踪研究新型混凝土材料性能以及打印构件的结构力学性能。

  据说这座桥挑战了规定允许的最大坡度。“单拱结构样式有长久的生命力,而3D打印的优势在于能够打印异形结构,比如流线形、曲面形结构。”徐卫国说,整体桥梁工程打印用了两台机器臂3D打印系统,共耗费450小时完成全部混凝土构件。相比同等规模桥梁,它的造价只有普通桥梁的三分之二。

  徐卫国透露,他的团队还将在上海宝山继续3D打印试验,接下来计划在另一个产业园区建造3D打印房屋。届时房子将在现场打印展示,而这次混凝土桥的打印是在车间完成的。

  上海智慧湾科创园表示,3D混凝土打印建造方面存在许多技术瓶颈,这个领域技术研发及实际应用的竞争日益激烈,国际国内有相当多的科研机构、建造公司在开展技术攻关,但还没有真正将这一技术用于实际工程。园区步行桥的建成,意味着这项技术从研发向实际工程应用迈出了一大步。