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3D打印仿古桥主拱与构件工艺详解

更新时间: 2024-10-24 11:07:28  查看次数: 132    
主拱的体积比较大,如果采用混凝土打印工艺的话,会很耗时,而且打印质量也不容易控制。所以主拱的打印工艺采用轮廓成型的方式,打印方向是卧式的。单片主拱的打印高度受到轮廓工艺材料硬化速度的限制,而且打印高度太高的时候,内部填筑过程中因为填料的侧向压力会导致轮廓构件被破坏。经过计算和实验验证,主拱的打印高度设计为 0.565 米,底部和四边的打印厚度都是 4 厘米。
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主拱的外轮廓平面尺寸是 17.6 米×3.35 米,3D 打印机的机械臂打印范围大约是 3.5 米×9.5 米。所以采用三次打印拼接的方式来形成主拱的轮廓。主拱的每个单拱圈轮廓都分成三段来打印,打印完成后把三段结构拼接起来,分段点在距离拱脚 5.923 米的地方。拼接好轮廓后,在内部吊入钢筋笼来加强,然后浇筑自密实细石混凝土,成型为完整的单片主拱。单片主拱自重 155 千牛。
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四跨的腹拱都设计成三铰拱,拱脚用 1 厘米厚的 M7.5 砂浆和主拱连接,这样可以减小因为打印形成的层间波纹面对施工对位的影响,同时在拱脚形成平铰。跨中直接打印成不完全铰结构,铰缝宽度是 5 毫米。因为跨中截面突变,应力比较大容易开裂,所以配置了斜钢筋。斜钢筋采用直径 8 毫米的带肋钢筋,在打印过程中间隔 0.05 米放在打印层间。腹拱拱圈横向采用细石混凝土浇筑纵向接缝来进行横向连接。
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侧墙顶部的栏杆基础竖向高度是 0.18 米,横向宽度是 0.43 米,顺桥向长度是 1.5 米,外缘和主拱外缘平齐。全桥一共有 24 块,分为三个型号,内部预留 23 厘米×23 厘米的栏杆插槽。栏杆基础采用轮廓工艺成型,内部填充 C40 细石混凝土。在填筑前预留插槽位置,打印高度是 0.43 米,底部和四边的打印厚度都是 4 厘米。基础和侧墙采用直径 12 厘米的 HRB400 钢筋,通过植筋的方式连接。