吉尼斯世界紀錄：在未知中期待、探索和發現，創造無限可能

　　吉尼斯世界紀錄一直倡導以創造世界紀錄的方式激發人們的探索欲，并鼓勵人們用一顆對新事物、對不確定性充滿包容的心靈，在未知中去期待、探索和發現，創造無限可能。近期，吉尼斯世界紀錄對往期獲獎故事進行了回顧整理，本期將講述“最長的3D打印橋”吉尼斯世界紀錄獲得者3D打印趙州橋的故事。

　　2020年7月21日，坐落于河北工業大學的裝配式混凝土3D打印趙州橋，正式獲得“最長的3D打印橋”吉尼斯世界紀錄?稱號。這座由河北工業大學馬國偉教授團隊共同建造的3D打印橋梁，全長28.15米、凈跨度17.94米，受到業內外關注。

　　1400年前，正在河北趙縣城南洨河之上來回踱步、監督千萬工匠雕琢一座傳奇之橋的李春，也許不會想到這座他傾盡心血的趙州橋會穿越千年，與它的3D版本“握手”。而讓這位杰出的橋梁專家更不會想到的是，傳承他衣缽的已不是傳統意義上的工匠們，而是一群來自不同領域、掌握3D打印技術的年輕人。

　　造橋維艱，有容乃成

　　以3D打印技術再造一座趙州橋，從設計到落地，過程曲折而又艱難。2017年下半年，河北工業大學3D打印橋項目團隊正式組建，經過選題、反復論證，項目正式啟動已是2018年初，而整個橋梁完全建成則需要等到2019年9月30日。

　　常規的設計制作流程，一般包括模塊化設計、3D打印、裝配化施工等環節，分別由不同團隊來負責。設計團隊會先做圖形設計，將整個橋梁分成不同設計模塊，并要驗證模塊拼裝后整個項目的安全性能等;3D打印團隊拿到設計團隊完成的圖紙之后，會繼續完成3D打印圖紙;隨后，3D打印圖紙會被指令化，以變成計算機程序能夠識別的語言，便于后續打印、施工;而施工團隊，則需要將打印的各模塊進行現場拼裝，完成橋梁建造。

　　這時，學科交叉帶來的優勢就體現出來了，極大程度上推動了項目的進展。此外，為了監測橋梁的安全性能，團隊中有著自動化學科背景的團隊成員，為橋梁設計了傳感器裝置。橋梁不同部位被安置了諸多傳感器后，會在24小時之內不間斷監測氣溫、地基沉降、水位對橋梁的影響數據，并將其上傳至云端。

　　“多學科使我們收益良多。尤其是跨學科經驗的團隊成員往往起到的作用是非常巨大的，他們是另一種橋梁，在新技術背景下起著溝通不同技術門類和團隊的作用。所以，我們認為，與其說3D打印趙州橋的成功得益于技術的進步，我們更愿意相信是團隊對多學科的包容、對人才的尊重，使我們收獲了天時地利人和。”王里介紹說。

　　八方智慧來援筑新橋

　　隨著3D打印橋項目的推進，更多挑戰隨之浮出水面。而這時，傳統造橋智慧的到援，最終使3D打印橋挺起脊梁，橫跨河上。

　　既然是以趙州橋為原型來新建橋梁，團隊就必需先了解“母版”-- 土木建筑史上的豐碑趙州橋。作為缺少橋梁專業背景的團隊而言，如有一位精通趙州橋前世今生的“老師傅”能前來指導一二就太有裨益了。這時，工程勘察設計大師王長科的到來為整個團隊打開了一扇窗。

　　王長科是研究趙州橋的國學大師，曾對趙州橋做過非常系統的研究，并有相關著作論述。而其對趙州橋使用的力學原理，橋梁自身的工程概況、工程結構、受力分析、技術措施和建筑美學、建筑文化的了解正是3D打印橋團隊所需要的。“王長科老師相當于我們的文化顧問，對于團隊從整體了解趙州橋、進行3D打印橋的設計構想，提供了前置性指導意見和可靠的參考。”王里說。

　　而在施工裝配階段，更大的困難卻是橋拱的裝配。傳統的做法是，抽干河水、搭建腳手架、依次施工，完成橋拱、橋身的搭建。但此次3D打印橋不同，它的橋拱被分成三大模塊，需要一次性精準地吊裝完成。

　　另一位工程勘察設計大師的指導，讓這個問題迎刃而解。在海河綜合開發改造工程中，主持設計和施工完成了多座創新型橋梁的韓振勇大師，提出了“體外拉索預應力”這一方法。所謂“體外拉索預應力”，就是將橋拱三大模塊預先拼裝，相當于弓箭的弓，“弓”兩端的線也就是拉索，相當于弓弦;而吊裝的時候，拉索會被拉緊，以控制橋拱結構、調整誤差，等調整完畢，拉索放開，橋拱一次性裝配完成。

　　除了橋梁技術，3D打印材料的選用，也是團隊需直面的一大挑戰。“為了確保萬無一失，我們找到了西北地區最大的特種水泥集團堯柏集團的白明科總工程師，為我們這座橋梁定制化地研發了水泥。當時，我們帶領7名研究生生，在水泥廠的研發實驗室呆了2個月，和水泥廠總工程師就水泥顆粒度、礦物質成分、水泥特性進行了反復地討論、驗證。畢竟，3D打印的橋梁，是沒有傳統橋梁所使用的鋼筋做模板的，有開裂的風險，而高質量的材料就尤為重要。”王里說。

　　數千年的造橋史，數代造橋人薪火相傳，沉淀了厚重的造橋智慧。而對多元學科、新技術的包容，則使造橋這門古老的工藝突破以往界限，有了新的可能。3D打印趙州橋的故事，給出了一個驚艷的樣板。

　　轉自：齊魯在線網

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