智慧化建造 河北3D印出趙州橋
河北工業大學以混凝土3D列印的趙州橋。（取自新浪微博@河北工業大學）
3D列印的趙州橋，見證了科技與古蹟的碰撞。（取自新浪微博@虛實urban）
距今已有約1400年曆史的趙州橋，被譽爲「天下第一橋」，也是全球現存最早、保存最完善的弧形單孔敞肩石拱橋，如今赫然出現「分身」──目前舉世跨度最長、橋樑總長最長、規模最大的3D列印趙州橋，日前在河北工業大學北辰校區落成，來自美、英、德等10國150餘名學者出席落成典禮，見證「科技與古蹟的碰撞」。
由河北工業大學副校長兼土木與交通學院院長馬國偉帶領其研究團隊，所完成的裝配式3D列印趙州橋，相較傳統施工建造，3D列印無需模板與支撐，節省約1/3建築材料、2/3的人工。高度自動化的列印過程，既可提高建造效率，又可減少對現場環境的污染，堪稱推動裝配式建築、智慧建造發展的革新技術。
趙州橋「本尊」座落在河北省趙縣，又名安濟橋。始建於隋代大業年間（公元605－618年），由知名匠師李春設計、建造，橫跨在約37公尺寬的洨河河面上；約莫700年後，歐洲才建成類似的石拱橋。河北民間俗稱趙州橋爲「大石橋」，並將其與滄州鐵獅子、定州開元寺塔、正定隆興寺菩薩像並稱「華北四寶」。
趙州橋長64.4公尺、跨徑37.02公尺、高7.23公尺，建成迄今已歷經10次水災、8度地震，以及改朝換代諸多戰亂，尤其1966年邢臺發生7.6級地震，距離邢臺僅40多公里的趙州橋，震度也超過4級；1963年的水災大水淹到橋拱的龍嘴處，趙州橋也都未遭破壞、屹立不搖。
大陸橋樑專家茅以升指出，先不管橋的內部結構，僅就能存在超過1300年，即可說明一切。1991年美國土木工程師學會選定趙州橋（安濟橋）爲第12個「國際歷史土木工程的里程碑」，並在橋北端東側建造「國際歷史土木工程古蹟」銅牌紀念碑。
專家學者指出，趙州橋有「三絕」。首先爲「券」小於半圓。中國習慣將弧形的橋洞、門洞之類的建築稱爲「券」。一般石橋的券，大都爲半圓形，趙州橋的券則是小於半圓的一段弧。既減低橋的高度，減少石料與人工，又讓橋體美觀，媲美天際長虹。
並列式洞砌 修補容易
其次爲「撞」空而不實。券的兩肩稱爲「撞」，相較於一般石橋的撞採用石料砌實，趙州橋的撞則未砌實，在券的兩肩各砌一兩個弧形的小券。橋體增加四個小券，約節省180立方公尺的石料，橋的重量也減輕約500噸。
再者則是洞砌並列式。趙州橋用28道拱圈並列砌成9.6公尺寬的大拱，各道拱圈石塊間並未相互聯繫；雖不若縱列式堅固，但在各道拱圈的石塊間，加上鐵釘補強、連成整體。採用並列式修造的拱圈，即使損壞一個，也不至於牽動全局，修補起來相當容易，修橋時也不影響橋上交通。
馬國偉表示，裝配式混凝土3D列印的趙州橋，借鑑已落成3D列印建築的相關經驗，引進BIM虛擬仿真技術、現代化智慧監測手段，並採用模塊化列印技術。3D列印橋樑過程中，內嵌許多傳感器，用於24小時針對橋樑進行健康監測，不僅可即時發現受力等問題、予以排除，保證安全第一，也體現出現代科技「智慧化橋樑」的本色。
小靈通 趙州橋
又名「安濟橋」，位於河北省趙縣城南五里洨河上的一座石拱橋。一般認定始建於隋朝，設計者爲當時傑出的工匠李春，建造於大業六年（605年），唐宋明清各代均曾有過整修。至晚清時橋體已損毀嚴重，1952至1956年對橋進行「大修」，但仍被視爲目前世界上最古老、完好的大跨度單孔敞肩坦弧石拱橋。
（賴廷恆）