一种混凝土3D打印箱型景观拱桥的制作方法

一种混凝土3d打印箱型景观拱桥
技术领域
1.本实用新型涉及桥梁建造技术领域，具体涉及一种混凝土3d打印箱型景观拱桥。


背景技术：

2.混凝土3d打印技术凭借数字建造、自动化施工等特点，已经在工程建造领域开始各种技术尝试：打印结构构件、景观小品、声屏障等。目前混凝土3d打印在建造异型的、非标准化的构件上具有成本和速度上的优势，针对于无筋混凝土打印构件无法起到抗拉的作用，作为受弯构件的使用存在一定局限性，因此在混凝土3d打印参数化模型设计时需要改变结构形式回避构件受弯受拉问题。
3.拱桥作为一种常见的建筑结构类型，造型优美，受弯受拉及抗压能力强。石拱桥作为其中的一种形式，具有悠久的发展历史，然而石拱桥传统工艺存在施工周期长、劳动强度大、建造成本高、石料取材难等问题。因此，可以将混凝土3d打印技术与拱桥形式相结合，设计一种提高建造效率、降低建造成本的新型拱桥结构。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种混凝土3d打印箱型景观拱桥，提高建造效率，降低建造成本。
5.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种混凝土3d打印箱型景观拱桥，所述拱桥包括拱圈、拱背、桥侧护栏和拱脚基础；
7.所述拱圈由若干3d打印拱块起拱拼接组成，所述拱圈的两端分别固定在两侧设置的所述拱脚基础中；
8.所述拱背位于所述拱圈顶部，所述拱背两端延伸到所述拱脚基础上方；
9.所述桥侧护栏由若干3d打印桥侧护栏分块组成，沿线路方向设置在所述拱背上方的两侧。
10.进一步地，所述3d打印拱块为弧形块体，内部具有空腔，所述空腔内设置有支承板。
11.进一步地，所述3d打印桥侧护栏分块包括护栏体和挂接体；
12.所述护栏体竖向设置，所述挂接体连接在所述护栏体内侧并水平设置；
13.所述挂接体搭置在所述拱背的顶部，两侧的所述挂接体上方设置人行道板。
14.进一步地，所述护栏体包括竖向的波纹外立面板、竖向的内立面板和竖向的中立面板；
15.所述波纹外立面板的顶部和所述内立面板的顶部相连，所述内立面板的底部与所述挂接体相连；
16.所述中立面板位于所述波纹外立面板和所述内立面板之间，所述中立面板的底部与所述挂接体相连。
17.进一步地，所述挂接体包括水平的顶面板、竖向的竖立面板和水平的底面板；
18.所述顶面板一端与所述内立面板的底部相连，另一端与所述竖立面板顶端相连；
19.所述底面板一端与所述中立面板的底部相连，另一端与所述竖立面板底端相连。
20.进一步地，所述顶面板、所述竖立面板和所述底面板围成的空间内设置有折板，所述折板连接在所述所述顶面板和所述底面板上。
21.进一步地，所述拱背和所述人行道板均为混凝土3d打印件。
22.进一步地，所述拱脚基础的外侧设置有侧墙，所述侧墙为混凝土3d打印件；
23.所述侧墙顶部承载所述挂接体，所述侧墙的内侧紧靠所述拱脚基础。
24.进一步地，所述拱脚基础上设置有预留凹口，所述拱圈的端部插入所述预留凹口，从而固定在所述拱脚基础上。
25.进一步地，所述3d打印桥侧护栏分块内预设有螺纹钢筋，所述拱背上预设有连接件，通过连接所述螺纹钢筋与所述连接件，将所述3d打印桥侧护栏分块设置在所述拱背上方的两侧。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
27.本实用新型提供了一种混凝土3d打印箱型景观拱桥，整体形态轻盈简洁、曲线优美，除拱脚基础外的其余构件均采用基于层积工艺的混凝土3d打印建造方式完成，可借助3d打印的优势进行装配式桥梁施工，具有无模板、人工少、成本低的优势。
28.另外，本实用新型的拱圈采用箱型空腔结构，在满足拱桥受力要求的基础上，极大减轻拱桥重量；本实用新型的桥侧护栏可设计成外部造型独特的薄壁结构，为拱桥结构增添美观元素。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实施例的附图。
30.图1为本实用新型一个实施例的正视图。
31.图2为本实用新型一个实施例的拱圈立体图。
32.图3为本实用新型一个实施例的3d打印拱块断面图。
33.图4为本实用新型一个实施例的3d打印拱块侧面图。
34.图5为本实用新型一个实施例的的桥侧护栏立体图。
35.图6为本实用新型一个实施例的3d打印桥侧护栏分块立体图。
36.图7为图1中的a-a断面图。
37.图中标识为：
38.1-拱圈，2-拱背，3-侧墙，4-桥侧护栏，5-人行道板，6-拱脚基础；
39.11-3d打印拱块，12-空腔，13-支承板；
40.41-3d打印桥侧护栏分块，42-挂接体，43-护栏体；
41.421-顶面板，422-竖立面板，423-底面板，424-折板；
42.431-波纹外立面板，432-内立面板，433-中立面板。
具体实施方式
43.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
44.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖向”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
45.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
46.具体实施方式的描述中，将拱桥线路方向定义为纵向，即图1中从左到右的方向，将垂直于拱桥线路方向定义为横向。
47.本实施例提供了一种混凝土3d打印箱型景观拱桥，包括拱圈1、拱背2、侧墙3、桥侧护栏4、人行道板5和拱脚基础6，除拱脚基础6为现浇结构外，其余构件均为3d打印件，采用现有的层积工艺混凝土3d打印建造方式完成。拱脚基础6通过预制模板完成钢筋混凝土建造。
48.如图2，拱圈1由若干3d打印拱块11起拱拼接组成。如图3和图4，3d打印拱块11为弧形块体，顶面和底面均为弧面，其余面为平面。弧面的弧度的大小主要根据拱桥起拱高度决定。3d打印拱块11内部具有空腔12，空腔12内设置有支承板13，减重的同时保证了整体的刚度。拱圈1的两端分别固定在两侧设置的拱脚基础6中，如图1，拱脚基础6上设置有预留凹口，拱圈1的端部插入预留凹口，从而固定在拱脚基础6上。3d打印拱块11错缝拼接起拱，在拱脚基础6的支撑下成为稳定结构，还可用砂浆作为粘接剂粘接，进一步强化整体稳定性。在打印3d打印拱块11的过程中需要在空腔内部布设钢筋作为吊点，以3d打印拱块11的一个侧面为基底面逐层打印成型。
49.如图1和图7，拱背2位于拱圈1顶部，拱背2两端延伸到拱脚基础6上方。
50.如图4，桥侧护栏4为薄壁结构，内部为非密实填充，通过竖向切分，得到若干桥侧护栏分块，分段建造装配，即由若干3d打印桥侧护栏分块41组成，沿线路方向设置在拱背2上方的两侧，用于建筑美观和安全防护作用。如图5和图7，3d打印桥侧护栏分块41包括护栏体43和挂接体42。护栏体43竖向设置，挂接体42连接在护栏体43内侧并水平设置。挂接体42搭置在拱背2的顶部，两侧的挂接体42上方设置人行道板5，形成拱桥桥面。
51.如图5，护栏体43包括竖向的波纹外立面板411、竖向的内立面板412和竖向的中立面板413，波纹外立面板411的顶部和内立面板412的顶部相连，内立面板412的底部与挂接体42相连。中立面板413位于波纹外立面板411和内立面板412之间，中立面板413的底部与挂接体42相连。挂接体42包括水平的顶面板421、竖向的竖立面板422和水平的底面板433；顶面板421一端与内立面板412的底部相连，另一端与竖立面板422顶端相连；底面板433一端与中立面板413的底部相连，另一端与竖立面板422底端相连。顶面板421、竖立面板422和
底面板433围成的空间内设置有折板424，折板424连接在顶面板421和底面板433上。3d打印桥侧护栏分块41以一个侧面为基底面进行3d打印成型，沿波纹外立面板411、内立面板412、顶面板421、竖立面板422、底面板433、中立面板413、折板424的线路逐层打印。3d打印桥侧护栏分块41内预设有螺纹钢筋，具体布置在底面板433中。拱背2上对应的位置预设有连接件，通过连接螺纹钢筋与连接件，将3d打印桥侧护栏分块41固定在拱背2上方的两侧。
52.桥侧护栏4的外立面形似波纹面，还可通过参数化设计，将外立面打印成其他不规则形状，得到更独特优美的造型。
53.如图1，拱脚基础6的外侧还设置有侧墙3，侧墙3顶部承载挂接体42，侧墙3的内侧紧靠拱脚基础6，进一步支撑拱圈1。由于拱圈1在荷载作用下产生的水平推力作用在拱脚基础6上，因此在拱脚基础6后侧吊装放置侧墙3，可联合抵抗上述水平推力。
54.本结构中，拱圈1、拱背2、侧墙3、桥侧护栏4、人行道板5均采用基于层积工艺的混凝土3d打印建造方式完成，借助3d打印的优势进行装配式桥梁施工，与传统建造工艺相比，实现了3d打印技术与模块化设计装配式施工的完美结合，发挥了混凝土3d打印无模板、少人工、减成本的技术优势。
55.以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。