吉尼斯世界紀錄一直倡導以創(chuàng)造世界紀錄的方式激發(fā)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(fā)現(xiàn)，創(chuàng)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(yè)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(yè)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(yè)內外關注。

　　1400年前，正在河北趙縣城南洨河之上來回踱步、監(jiān)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(tǒng)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(yè)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(guī)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(huán)節(jié)，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(xù)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(xù)打印、施工；而施工團隊，則需要將打印的各模塊進行現(xiàn)場拼裝，完成橋梁建造。

　　這時，學科交叉帶來的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，極大程度上推動了項目的進展。此外，為了監(jiān)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(jiān)測氣溫、地基沉降、水位對橋梁的影響數(shù)據(jù)，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?！蓖趵锝榻B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(zhàn)隨之浮出水面。而這時，傳統(tǒng)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(yè)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)改造工程中，主持設計和施工完成了多座創(chuàng)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(zhàn)。“為了確保萬無一失，我們找到了西北地區(qū)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(fā)了水泥。當時，我們帶領7名研究生生，在水泥廠的研發(fā)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(tǒng)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(shù)千年的造橋史，數(shù)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。

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