
3D打印混凝土桥梁模块化设计装配式施工技术研究成果。通过智慧湾3D打印人行桥在模块化设计和装配式施工的技术实践,总结出一套能用的设计施工方法。其中,模块化设计的三个重要环节是拆分、连接节点设计、吊装及连接步序规划。提前规划好每个施工步骤很关键。首先把桥拆分成能批量生产的标准部件,种类越少越好,这样能用3D打印机在工厂批量完成,拆分时主要考虑三点,一是3D打印机械臂一次打印的能力,像作业半径、最大打印高度、单个打印块体能自己稳住的最大体积这些因素;二是把打印模块运到现场的最大运输能力;三是起重机的吊装能力。其次是连接节点设计,主要考虑连接可靠,连接节点尽量标准化,现场连接又快又方便,现场连接工作越少越好。第三是给每种模块建三维模型,设计好3D打印机械臂的行走路径,用一套计算机程序控制每个模块的预制生产。配好混凝土、调试好设备后,工厂预制工作都能用3D打印机械设备完成。在预制生产过程中,把连接节点预埋件放在预制件里,让现场吊装和拼接工作能顺利进行。以智慧湾3D打印人行桥设计施工为背景总结的这套完整的模块化设计装配式快速施工关键技术,能用到跨度小于50米的桥梁工程,靠3D打印优势的装配式施工桥梁,可以不用模板,不用很多人干活,减少施工管理成本,是未来建筑数字化、工业化的发展方向。虽然3D打印工艺在工程上的发展还在开头阶段,但3D打印技术作为前沿科技,很受关注。这种技术发展的最终目标是实现施工没人管,管理没人干,用计算机程序快速建桥,以后只要有设计就能完成整个项目。

3D打印技术和模块化设计装配式施工完美结合,能帮桥梁工程向数字化、工业化、模块化发展,实现设计和建造无缝对接。本文对3D打印新工艺做的混凝土做材料试验、缩尺试验、示范工程,还对示范工程跟踪监测,充分说明3D打印混凝土材料用在桥梁工程是安全的,把3D打印混凝土工艺和模块化设计装配式施工方法用到桥梁快速建造是可行的。这种建造方法技术先进,比同行厉害,值得大力推广。