世界上最大规模3D打印混凝土步行桥在上海宝山智慧湾科创园正式落成


2019年1月12日,世界上最大规模3D打印混凝土步行桥在上海宝山智慧湾科创园正式落成。该工程由清华大学(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、并与上海智慧湾投资管理有限公司共同建造。



清华大学建筑学院徐卫国教授介绍桥梁的建造过程


3D打印混凝土步行桥长26.3米,拱长14.4米,宽3.6米。使用3D打印混凝土技术分别打印出桥梁各个部件,并运用现代施工技术拼装完成。其中桥梁结构使用三维实体建模,再现古代赵州桥的形态;桥栏板采用飘带造型,形态轻盈优雅;桥面板突出珊瑚纹理,并采用园林化桥面。在该桥梁进入实际打印施工之前,进行了1:4缩尺实材桥梁破坏试验,破坏性试验测试结果显示,该桥的混凝土材料抗压强度达到65mpa,抗折强度达到15mpa,荷载要求符合安全标准。


据介绍,整体桥梁工程的打印用了两台机器臂3d打印系统,共用450小时打印完成全部混凝土构件;与同等规模的桥梁相比,它的造价只有普通桥梁造价的三分之二;该桥梁主体的打印及施工未用模板,未用钢筋,大大节省了工程花费。徐卫国教授团队自主开发的混凝土3d打印系统技术,具有工作稳定性好、打印效率快、成型精度高、可连续工作等特点,在三个方面具有独特的创新性并领先于国内外同行:机器臂前端打印头,具有不堵头、且打印出的材料在层叠过程中不塌落的特点;打印路径生成及操作系统,将形体设计、打印路径生成、材料泵送、前端运动、机器臂移动等各系统连接为一体协同工作;独有的打印材料配方,具有合理的材性及稳定的流变性。



该步行桥桥体由桥拱结构、桥栏板、桥面板三部分组成,桥体结构由44块0.9*0.9*1.6米的混凝土3d打印单元组成 ,桥栏板分为68块单元进行打印,桥面板共64块也通过打印制成。这些构件的打印材料均为聚乙烯纤维混凝土添加多种外加剂组成的复合材料,经过多次配比试验及打印实验,目前已具有可控的流变性满足打印需求;该新型混凝土材料的抗压强度达到65mpa,抗折强度达到15mpa。





3D打印混凝土步行桥的建成,标志着3D打印混凝土技术从研发向实际应用迈出了可喜的一步,表明我国3D打印混凝土技术达到世界先进水平。