
智慧湾3D打印人行桥用缩尺试验的方法来证明桥梁设计合理。那缩尺试验设计法适不适合这个项目呢,得回答一个问题,就是如果1:4缩尺试验证明桥能承受5kN/m²的荷载,那能不能说明桥按实际大小建出来也能承受5kN/m²的荷载。作者用材料力学、结构力学理论,还用高等数学方法推导求证了,分别研究了结构在强度、挠度和屈曲这三方面性能后得出结论,只考虑按面积分布的活荷载作用时,缩尺实验法能直接提供承载力依据,就是说桥在缩尺实验时能承受集度为q的荷载,那按实际大小建也能承受集度为q的荷载。但要是有按体积分布的荷载,像自重荷载和地震力,缩尺实验法就不能直接提供承载力依据了。

这有一套智慧湾桥梁的模块化设计方案。模块化设计有三个重要环节:拆分、连接节点设计、吊装及连接步序规划。结构拆分设计特别重要。对智慧湾桥梁这个工程,把整座桥拆分成标准化的部件,拆分时主要根据3D打印机的机械臂作业半径、叉车运输能力、现场起重机的吊装能力,确定块体的最大尺寸,块体尽量大,数量就少,这样能减少现场连接的工作量。而且块体尽量标准化,现场管理就更简单,还要建立三维模型,设置机械臂行走路径,靠一套计算机程序来生产所有预制件。在预制件生产过程中,用预埋的方式给每个物件配上连接件,方便现场施工时快速无缝拼接。这次工程实践证明3D打印模块化设计的方法可行可靠,以后同类工程可以好好借鉴。这种模块化设计方法简化了施工组织,为桥梁快速施工打下基础。为保证桥梁施工和运营安全,给桥梁设计提供充分依据,这章对桥梁主拱结构进行了有限元分析,分析结果证明桥梁设计满足力学要求。