吉尼斯世界纪录一直倡导以创造世界纪录的方式激发人们的探索欲，并鼓励人们用一颗对新事物、对不确定性充满包容的心灵，在未知中去期待、探索和发现，创造无限可能。近期，吉尼斯世界纪录对往期获奖故事进行了回顾整理，本期将讲述“最长的3D打印桥”吉尼斯世界纪录获得者3D打印赵州桥的故事。
2020年7月21日，坐落于河北工业大学的装配式混凝土3D打印赵州桥，正式获得“最长的3D打印桥”吉尼斯世界纪录？称号。这座由河北工业大学马国伟教授团队共同建造的3D打印桥梁，全长28.15米、净跨度17.94米，受到业内外关注。
1400年前，正在河北赵县城南洨河之上来回踱步、监督千万工匠雕琢一座传奇之桥的李春，也许不会想到这座他倾尽心血的赵州桥会穿越千年，与它的3D版本“握手”。而让这位杰出的桥梁专家更不会想到的是，传承他衣钵的已不是传统意义上的工匠们，而是一群来自不同领域、掌握3D打印技术的年轻人。
造桥维艰，有容乃成
以3D打印技术再造一座赵州桥，从设计到落地，过程曲折而又艰难。2017年下半年，河北工业大学3D打印桥项目团队正式组建，经过选题、反复论证，项目正式启动已是2018年初，而整个桥梁完全建成则需要等到2019年9月30日。
常规的设计制作流程，一般包括模块化设计、3D打印、装配化施工等环节，分别由不同团队来负责。设计团队会先做图形设计，将整个桥梁分成不同设计模块，并要验证模块拼装后整个项目的安全性能等；3D打印团队拿到设计团队完成的图纸之后，会继续完成3D打印图纸；随后，3D打印图纸会被指令化，以变成计算机程序能够识别的语言，便于后续打印、施工；而施工团队，则需要将打印的各模块进行现场拼装，完成桥梁建造。
这时，学科交叉带来的优势就体现出来了，极大程度上推动了项目的进展。此外，为了监测桥梁的安全性能，团队中有着自动化学科背景的团队成员，为桥梁设计了传感器装置。桥梁不同部位被安置了诸多传感器后，会在24小时之内不间断监测气温、地基沉降、水位对桥梁的影响数据，并将其上传至云端。
“多学科使我们收益良多。尤其是跨学科经验的团队成员往往起到的作用是非常巨大的，他们是另一种桥梁，在新技术背景下起着沟通不同技术门类和团队的作用。所以，我们认为，与其说3D打印赵州桥的成功得益于技术的进步，我们更愿意相信是团队对多学科的包容、对人才的尊重，使我们收获了天时地利人和。”王里介绍说。
八方智慧来援筑新桥
随着3D打印桥项目的推进，更多挑战随之浮出水面。而这时，传统造桥智慧的到援，最终使3D打印桥挺起脊梁，横跨河上。
既然是以赵州桥为原型来新建桥梁，团队就必需先了解“母版”--土木建筑史上的丰碑赵州桥。作为缺少桥梁专业背景的团队而言，如有一位精通赵州桥前世今生的“老师傅”能前来指导一二就太有裨益了。这时，工程勘察设计大师王长科的到来为整个团队打开了一扇窗。
王长科是研究赵州桥的国学大师，曾对赵州桥做过非常系统的研究，并有相关著作论述。而其对赵州桥使用的力学原理，桥梁自身的工程概况、工程结构、受力分析、技术措施和建筑美学、建筑文化的了解正是3D打印桥团队所需要的。“王长科老师相当于我们的文化顾问，对于团队从整体了解赵州桥、进行3D打印桥的设计构想，提供了前置性指导意见和可靠的参考。”王里说。
而在施工装配阶段，更大的困难却是桥拱的装配。传统的做法是，抽干河水、搭建脚手架、依次施工，完成桥拱、桥身的搭建。但此次3D打印桥不同，它的桥拱被分成三大模块，需要一次性精准地吊装完成。
另一位工程勘察设计大师的指导，让这个问题迎刃而解。在海河综合开发改造工程中，主持设计和施工完成了多座创新型桥梁的韩振勇大师，提出了“体外拉索预应力”这一方法。所谓“体外拉索预应力”，就是将桥拱三大模块预先拼装，相当于弓箭的弓，“弓”两端的线也就是拉索，相当于弓弦；而吊装的时候，拉索会被拉紧，以控制桥拱结构、调整误差，等调整完毕，拉索放开，桥拱一次性装配完成。
除了桥梁技术，3D打印材料的选用，也是团队需直面的一大挑战。“为了确保万无一失，我们找到了西北地区最大的特种水泥集团尧柏集团的白明科总工程师，为我们这座桥梁定制化地研发了水泥。当时，我们带领7名研究生生，在水泥厂的研发实验室呆了2个月，和水泥厂总工程师就水泥颗粒度、矿物质成分、水泥特性进行了反复地讨论、验证。毕竟，3D打印的桥梁，是没有传统桥梁所使用的钢筋做模板的，有开裂的风险，而高质量的材料就尤为重要。”王里说。
数千年的造桥史，数代造桥人薪火相传，沉淀了厚重的造桥智慧。而对多元学科、新技术的包容，则使造桥这门古老的工艺突破以往界限，有了新的可能。3D打印赵州桥的故事，给出了一个惊艳的样板。
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