一种景观拱桥3D打印方法及景观拱桥

一种景观拱桥3d打印方法及景观拱桥
技术领域
1.本发明属于景观桥建造技术领域，具体涉及一种景观拱桥3d打印方法及景观拱桥。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.桥，作为景观构筑物，用来跨越障碍的大型构造物，最早是专指跨水行空的道路。在现代，桥又在交通中发挥重要的作用，贯通东西南北，为交通提供便利，还成为一道亮丽风景。景观桥是指能唤起人们美感的，具有良好视觉效果和审美价值，与桥位环境共同构成景观的桥梁。
4.拱桥具有跨越能力较大、造型美观、经久耐用的优点，但其施工建造过程中，支架施工多、施工工序多、不便于机械化施工、施工周期长。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种景观拱桥3d打印方法及景观拱桥，该方法通过在工厂进行3d打印后，再在现场进行吊装，具有节省施工周期、简化施工顺序、减少成本投入的特点。
6.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
7.第一方面，本发明提供了一种景观拱桥3d打印方法，包括以下步骤：
8.获取景观拱桥三维模型，建立整体坐标系，将景观拱桥三维模型旋转，使桥面与yz坐标轴所在平面平行；
9.提取景观拱桥三维模型与xy平面平行的截面，其中，z轴方向的桥体外表面与扶手外表面之间为第一类型截面，扶手外表面与扶手内表面之间为第二类型截面；
10.将第一类型截面、第二类型截面导入3d打印设备，实现xy平面打印，并由各截面下的z轴坐标进行三维打印，成型拱桥。
11.作为进一步的技术方案，整体坐标系中，以景观拱桥顺桥向为y轴，横桥向为z轴，竖桥向为x轴。
12.作为进一步的技术方案，三维打印时，进行分层切片处理，将相应z轴坐标导入3d打印设备，包括两个扶手外表面、扶手内表面、桥体上表面z轴坐标，实现三维打印。
13.作为进一步的技术方案，获取z轴坐标，控制喷头在z轴方向的移动，以界定截面类型。
14.作为进一步的技术方案，拱桥成型后，喷涂超疏水材料和荧光剂。
15.第二方面，本发明还提供了一种采用如上所述的3d打印方法获得的景观拱桥，其特征是，包括主拱圈，主拱圈顶部通过连系梁与纵梁连接，纵梁顶部设置桥面板，桥面板顶部设置扶手。
16.作为进一步的技术方案，所述主拱圈采用板拱，主拱圈截面为矩形。
17.作为进一步的技术方案，所述连系梁为桥面板和主拱圈之间的传力构件。
18.作为进一步的技术方案，所述主拱圈、连系梁、桥面板横桥向长度一致。
19.作为进一步的技术方案，所述扶手截面为矩形，不设隔断。
20.上述本发明的有益效果如下：
21.本发明的方法，在拱桥制造过程中，先将拱桥模型旋转，使得桥面与yz坐标轴所在平面平行，提取与xy坐标轴所在平面平行的两种类型截面并导入打印设备，设置打印设备喷头在xy平面方向的移动命令，将z轴坐标导入打印设备，设置打印设备喷头在z轴方向的移动命令，实现景观拱桥的3d打印；本方法将景观拱桥3d打印简单化，通过在工厂进行3d打印后，再在现场进行吊装，可以提高制造效率、缩短工期、简化施工顺序、节省成本。
22.本发明的方法，在打印成型拱桥后后，喷涂超疏水材料和荧光剂，达到美观简洁要求，整个桥体的强度也可得以加强。
23.本发明的景观拱桥，通过3d打印制作而成，建造周期短，结构简单，同时又具备美观、便于清理的特点。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
25.图1是本发明根据一个或多个实施方式的景观拱桥3d打印方法的流程图；
26.图2是本发明根据一个或多个实施方式的景观拱桥3d打印过程中第一类型截面图；
27.图3是本发明根据一个或多个实施方式的景观拱桥3d打印过程中第二类型截面图；
28.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
29.其中，1主拱圈，2连系梁，3纵梁，4桥面板。
具体实施方式
30.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种景观拱桥3d打印方法，其可用于整体打印景观拱桥。
32.该方法中，景观拱桥采用整体3d打印制造，景观拱桥为空腹式板拱桥，拱桥本体包括主拱圈1、连系梁2、纵梁3、桥面板4、扶手。其中，主拱圈1顶部通过连系梁2与纵梁3连接，纵梁3顶部设置桥面板4，桥面板4顶部设置扶手。
33.连系梁为桥面板和主拱圈之间的传力构件。
34.主拱圈、连系梁、桥面板横桥向长度一致。
35.拱桥主拱圈、连系梁、扶手喷涂超疏水材料和荧光剂。
36.该打印方法，包括以下步骤，
37.步骤一，获得景观拱桥三维模型，建立整体坐标系，在整体坐标系下将景观拱桥三
维模型旋转，使得桥面与yz坐标轴所在平面平行；
38.步骤二，提取景观拱桥三维模型与xy平面平行的截面，其中，z轴方向的桥体外表面与扶手外表面之间为第一类型截面，扶手外表面与扶手内表面之间为第二类型截面；
39.步骤三，将上述两个截面导入3d打印设备，实现xy平面打印，进行分层切片处理，即将关键z轴坐标导入3d打印设备，包括两个扶手外表面、扶手内表面、桥体上表面z轴坐标，实现三维打印；
40.步骤四，拱桥成型，喷涂超疏水材料和荧光剂。
41.步骤一中，通过三维软件根据相应尺寸建模获得景观拱桥的三维模型。
42.步骤一中，整体坐标系，以景观拱桥顺桥向为y轴，横桥向为z轴，竖桥向为x轴。
43.在3d打印过程中，因为拱轴线为一曲线，若将拱桥按正常放置，3d打印分层切片会麻烦，需要若干分层切片；为了提高整体3d打印的速度，本方法将桥平放，规定yz坐标轴与桥面平行是为了确定桥的打印方向，只需要确定几个拱桥在z轴的截面再控制好z坐标即可。
44.由于扶手处和未设置扶手处的景观拱桥截面形状不同，因此，步骤二中划分两种类型截面。
45.步骤三中，获取关键z轴坐标，是为了控制喷头在z轴方向的移动，便于界定截面类型。
46.关键z轴坐标包括两个扶手各自的外表面、扶手内表面、桥体表面z轴坐标。
47.步骤三中，具体的打印过程为：通过两个对称喷头a、b喷射3d打印材料，1.在xy截面上以y＝y1作为对称轴进行分界，同步打印，提高效率。为保证两个喷头同步打印，对两个喷头运动轨迹做出如下规定：a喷头坐标为(xa,ya,za)，b喷头坐标为(xb,yb,zb)，需满足xa＝xb，yb＝2ya-y1，za＝zb。对于z轴，确定各变截面处z轴坐标，包括两个扶手外表面、扶手内表面、桥体上表面z轴坐标。xy平面打印后，逐步实现z轴打印，完成三维打印。
48.本发明的另一种典型的实施方式中，提出一种采用如上打印方法获得的景观拱桥，其包括主拱圈1、连系梁2、纵梁3、桥面板4、扶手。其中，主拱圈1顶部通过连系梁2与纵梁3连接，纵梁3顶部设置桥面板4，桥面板4顶部设置扶手。
49.主拱圈采用板拱，主拱圈横桥向截面为矩形。
50.连系梁为桥面板和主拱圈之间的传力构件。主拱圈、连系梁、桥面板横桥向长度一致。
51.扶手截面为矩形，不设隔断。
52.拱桥采用3d打印设备喷头直接将各层截面打印出来。
53.拱桥主拱圈、连系梁、扶手喷涂超疏水材料和荧光剂。
54.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。