CN212000573U - 3d打印装配式轻型拱桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种3D打印装配式轻型拱桥，属于3D打印技术领域，包括主拱、拱脚基础、壁板、道板、拱上填料和护栏，主拱由3D打印而成；腹拱对称分设于主拱的两端，腹拱由3D打印而成；拱脚基础对称分设于主拱的两端，用于支撑主拱，其中，腹拱的两端均支撑于拱脚基础上；壁板设置于主拱和腹拱的左右两侧；道板支撑于壁板的上面，用于形成桥面；主拱、腹拱、壁板和道板围成填充空间；拱上填料填充于填充空间内，拱上填料为轻质混凝土；护栏设于道板上，用于对桥面形成防护，护栏由3D打印而成。本实用新型提供的3D打印装配式轻型拱桥，具有整体重量轻、劳动强度小、施工周期短、施工成本低等优点。

Description

3D打印装配式轻型拱桥

技术领域

本实用新型属于建筑施工技术领域，更具体地说，是涉及一种3D打印装配式轻型拱桥。

背景技术

3D打印技术(英文全称：3D printing)，是快速成形技术的一种。它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

目前国内的拱桥多采用石拱桥、钢筋混凝土拱桥，其建设成本高、材料取材难、结构自重大、劳动强度大、施工周期长等问题，因此需要设计一种经济美观、成桥速度快的轻质拱桥结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种3D打印装配式轻型拱桥，旨在解决现有拱桥结构自重大、施工周期长、劳动强度大、建设成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种3D打印装配式轻型拱桥，包括：主拱、拱脚基础、壁板、道板、拱上填料和护栏，主拱由3D 打印而成；腹拱对称分设于所述主拱的两端，所述腹拱由3D打印而成；拱脚基础对称分设于所述主拱的两端，用于支撑所述主拱，其中，所述腹拱的两端均支撑于所述拱脚基础上；壁板设置于所述主拱和所述腹拱的左右两侧；道板支撑于所述壁板的上面，用于形成桥面；所述主拱、所述腹拱、所述壁板和所述道板围成填充空间；拱上填料填充于所述填充空间内，所述拱上填料为轻质混凝土；护栏设于所述道板上，用于对桥面形成防护，所述护栏由3D打印而成。

作为本申请另一实施例，还包括拱背，分设于所述道板的两端，且向下沿所述壁板的两端延伸至所述拱脚基础的外端，所述拱背封堵在所述填充空间的两端，所述拱背为预制混凝土构件。

作为本申请另一实施例，所述主拱和所述腹拱为3D打印的配筋混凝土构件。

作为本申请另一实施例，所述主拱包括多个拱形模板和浇筑于拱形模板上的混凝土拱肋，每个所述拱形模板和浇注于其内的所述混凝土拱肋构成一个拱形模块，各所述拱形模块之间通过横拼钢束连成一体。

作为本申请另一实施例，所述轻质混凝土为泡沫混凝土。

作为本申请另一实施例，所述轻质混凝土的密度为350～550kg/m³。

作为本申请另一实施例，所述拱脚基础为预制混凝土构件。

作为本申请另一实施例，所述壁板和所述道板均为预制的清水混凝土面板。

作为本申请另一实施例，还包括基础拉筋，所述基础拉筋的两端贯穿两端的所述拱脚基础。

作为本申请另一实施例，所述基础拉筋为聚氯乙烯拉筋。

本实用新型提供的3D打印装配式轻型拱桥的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型3D打印装配式轻型拱桥，主拱、腹拱和护栏均采用3D打印将水泥基复合材料逐层堆叠实现无模快速建造，能够降低劳动强度，提高劳动效率，缩短施工周期；主拱和腹拱上面的填充空间内填充轻质混凝土，填充空间占据拱桥的很大部分体积，采用轻质混凝土能够极大的降低整桥的重量，降低整桥的自重；壁板、道板和拱脚基础均可以采用工厂预制，运输到现场后快速组装，能够降低劳动强度，提高劳动效率，缩短施工周期，降低施工成本。通过3D打印和工厂预制的配合，并填充轻质混凝土，大大提高了施工效率，成桥轻盈美观，经济耐久。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的3D打印装配式轻型拱桥的主视结构示意图；

图2为沿图1中A-A线的剖视图。

图中：1、护栏；2、道板；3、壁板；4、拱背；5、腹拱；6、拱脚基础；7、基础拉筋；8、主拱；9、拱上填料；10、混凝土拱肋；11、拱形模板；12、横拼钢束。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的3D打印装配式轻型拱桥进行说明。所述3D打印装配式轻型拱桥，包括主拱8、拱脚基础6、壁板3、道板2、拱上填料9和护栏1，主拱8由3D打印而成；腹拱5对称分设于所述主拱8的两端，所述腹拱5由3D打印而成；拱脚基础6对称分设于所述主拱8 的两端，用于支撑所述主拱8，其中，所述腹拱5的两端均支撑于所述拱脚基础6上；壁板3设置于所述主拱8和所述腹拱5的左右两侧；道板2支撑于所述壁板3的上面，用于形成桥面；所述主拱8、所述腹拱5、所述壁板3和所述道板2围成填充空间；拱上填料9填充于所述填充空间内，所述拱上填料9为轻质混凝土；护栏1设于所述道板2上，用于对桥面形成防护，所述护栏1由 3D打印而成。

本实用新型提供的3D打印装配式轻型拱桥，与现有技术相比，主拱8、腹拱5和护栏1均采用3D打印将水泥基复合材料逐层堆叠实现无模快速建造，能够降低劳动强度，提高劳动效率，缩短施工周期；主拱8和腹拱5上面的填充空间内现场填充轻质混凝土，填充空间占据拱桥的很大部分体积，采用轻质混凝土能够极大的降低整桥的重量，降低整桥的自重；壁板3、道板2和拱脚基础6均可以采用工厂预制，运输到现场后即可快速组装，能够降低劳动强度，提高劳动效率，缩短施工周期，降低施工成本。通过3D打印和工厂预制的配合，并现场填充轻质混凝土，大大提高了施工效率，成桥轻盈美观，经济耐久。

本实施例中，主拱8的长度和拱高均大于腹拱5的长度和拱高。

本实施例中，护栏1采用仿古石刻造型护栏，或3D打印混凝土仿古造型护栏。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，还包括拱背4，分设于所述道板2的两端，且向下沿所述壁板3的两端延伸至所述拱脚基础6的外端，所述拱背4封堵在所述填充空间的两端，所述拱背4为预制混凝土构件。本实施例中，主拱8和腹拱5作为底，壁板3和拱背4作为侧面围挡，填充材料填充在围成的填充空间内，上面铺设道板2，打印构件和预制构件装配成拱桥，能够提高施工效率，也能够提高整桥的可靠性。拱背4在拱桥的两端，对填充材料起到围挡的作用。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，参阅图1及图2，所述主拱8 和所述腹拱5为基于3D打印的配筋混凝土构件。本实施例，利用现有的混凝土3D打印设备和技术即可。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，所述主拱8包括多个拱形模板11和浇筑于拱形模板11上的混凝土拱肋10，每个所述拱形模板11和浇注于其内的所述混凝土拱肋10构成一个拱形模块，各所述拱形模块之间通过横拼钢束12连成一体。具体地，主拱8和腹拱5先由混凝土 3D打印技术形成拱形模板11，然后在拱形模板11内浇筑混凝土拱肋10，再于横桥方向分片打印，通过横拼钢束12将打印的拱形模板11连成整体。其中，沿拱桥纵向均匀设有多个横拼钢束12，沿横向设有多个拱形模板11。拱形模板 11、混凝土拱肋10和横拼钢束12构成主拱，腹拱的结构和制作过程与主拱相同。

本实施例中，以桥的长度方向为纵向，以桥宽度方向为横向。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，所述轻质混凝土为泡沫混凝土。填充材料采用泡沫混凝土现场浇筑，能够在极大程度上降低整体结构的自重。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，所述轻质混凝土的密度为350～550kg/m³。可以看出，本实施例选用低密度的混凝土，降低填充的混凝土的自重。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，所述拱脚基础6为预制混凝土构件。拱脚基础6和拱背4均采用工厂预制，可以减少现场施工的复杂性和周期长的问题。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，所述壁板3和所述道板2均为预制的清水混凝土面板。本实施例中利用清水混凝土预制壁板3和道板2，清水混凝土(fair-faced concrete)直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土，分为普通清水混凝土、饰面清水混凝土和装饰清水混凝土。本实施例中的壁板3和道板2均为拱桥外露的表面，可以采用饰面清水混凝土或装饰清水混凝土预制，提高整桥的美观性。

普通清水混凝土(standard fair-faced concrete)是指表面颜色无明显色差，对饰面效果无特殊要求的清水混凝土。饰面清水混凝土(decorative fair-faced concrete)是指表面颜色基本一致，由有规律排列的对拉螺栓眼、明缝、蝉缝、假眼等组合形成的、以自然质感为饰面效果的清水混凝土。

清水混凝土的优点还在于以下几个方面，也是本文拱桥具有的优点：

其一，清水混凝土是混凝土材料中最高级的表达形式，它显示的是一种最本质的美感，体现的是“素面朝天”的品位。清水混凝土具有朴实无华、自然沉稳的外观韵味，与生俱来的厚重与清雅是一些现代建筑材料无法效仿和媲美的。材料本身所拥有的柔软感、刚硬感、温暖感、冷漠感不仅对人的感官及精神产生影响，而且可以表达出建筑情感。因此建筑师们认为，这是一种高贵的朴素，看似简单，其实比金碧辉煌更具艺术效果。

其二，清水混凝土是名副其实的绿色混凝土：混凝土结构不需要装饰，舍去了涂料、饰面等化工产品；有利于环保：清水混凝土结构一次成型，不剔凿修补、不抹灰，减少了大量建筑垃圾，有利于保护环境；消除了诸多质量通病：清水装饰混凝土避免了抹灰开裂、空鼓甚至脱落的质量隐患，减轻了结构施工的漏浆、楼板裂缝等质量通病。

其三，清水混凝土促使工程建设的质量管理进一步提升：清水混凝土的施工，不可能有剔凿修补的空间，每一道工序都至关重要，迫使施工单位加强施工过程的控制，使结构施工的质量管理工作得到全面提升；降低工程总造价：清水混凝土的施工需要投人大量的人力物力，势必会延长工期，但因其最终不用抹灰、吊顶、装饰面层，从而减少了维保费用，最终降低了工程总造价。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，还包括基础拉筋7，所述基础拉筋7的两端贯穿两端的所述拱脚基础6。当拱桥跨径较大，在主拱8荷载作用下产生较大的水平推力，拱脚基础6的底部以及拱背4 的侧面土体不能承担时，在拱脚基础6侧设置基础拉筋7，将两端的拱脚基础6 连接在一起，抵抗内部水平拉力。

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图2，所述基础拉筋7为聚氯乙烯拉筋，或者可以采用钢筋。

本实用新型中，拱脚基础6、拱背4、道板2和壁板3构件均采用工厂化预制、现场化装配，能够缩短施工工期，主拱8和腹拱5均采用3D打印，整体性好，提高结构的整体稳定性；拱上填料9可采用泡沫混凝土现浇工艺，其结构自重轻、免振捣，产量高，强度增长快，能够提高施工效率，降低劳动强度，减轻整体自重，降低施工成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，包括：

主拱，由3D打印而成；

腹拱，对称分设于所述主拱的两端，所述腹拱由3D打印而成；

拱脚基础，对称分设于所述主拱的两端，用于支撑所述主拱，其中，所述腹拱的两端均支撑于所述拱脚基础上；

壁板，设置于所述主拱和所述腹拱的左右两侧；

道板，支撑于所述壁板的上面，用于形成桥面；所述主拱、所述腹拱、所述壁板和所述道板围成填充空间；

拱上填料，填充于所述填充空间内，所述拱上填料为轻质混凝土；

护栏，设于所述道板上，用于对桥面形成防护，所述护栏由3D打印而成。

2.如权利要求1所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，还包括分设于所述道板的两端的拱背，所述拱背向下沿所述壁板的两端延伸至所述拱脚基础的外端，所述拱背封堵在所述填充空间的两端，所述拱背为预制混凝土构件。

3.如权利要求1所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，所述主拱和所述腹拱为3D打印的配筋混凝土构件。

4.如权利要求3所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，所述主拱包括多个拱形模板和浇筑于拱形模板上的混凝土拱肋，每个所述拱形模板和浇注于其内的所述混凝土拱肋构成一个拱形模块，各所述拱形模块之间通过横拼钢束连成一体。

5.如权利要求1所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，所述轻质混凝土为泡沫混凝土。

6.如权利要求5所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，所述轻质混凝土的密度为350～550kg/m³。

7.如权利要求1所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，所述拱脚基础为预制混凝土构件。

8.如权利要求1所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，所述壁板和所述道板均为预制的清水混凝土面板。

9.如权利要求1所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，还包括基础拉筋，所述基础拉筋的两端贯穿两端的所述拱脚基础。

10.如权利要求9所述的3D打印装配式轻型拱桥，其特征在于，所述基础拉筋为聚氯乙烯拉筋。

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