1.一种叠合3D打印及后浇混凝土的拱桥主拱圈,其特征在于,所述拱桥主拱圈沿竖直方向从下至上,包括混凝土预制层(1)和混凝土后浇层(2);所述混凝土预制层(1)沿横桥向由一个以上的3D打印混凝土纵向拱肋组成,所述混凝土预制层(1)内埋设有纵向钢筋网片(3)和横向钢筋(4);叠合拱圈混凝土(8)分为上下两层,所述叠合拱圈上层混凝土为后浇的常规混凝土,所述叠合拱圈下层混凝土为预制的3D打印混凝土;所述混凝土预制层(1)是由若干片3D打印混凝土纵向拱肋在横桥向通过榫卯和坐浆方式连接而成;所述3D打印混凝土纵向拱肋包括两片端拱肋和一个以上的相同的中拱肋,所述端拱肋的一侧有高出拱圈预制层的混凝土纵向突出条带,另一侧为带凹凸的榫卯接槽;中拱肋的两侧分别带有凹凸接槽;纵向条带突出预制层的高度为后浇混凝土的厚度;所述纵向钢筋网片(3)包括上部纵向钢筋、下部纵向钢筋以及若干斜向、竖直的腹杆钢筋;其中,腹杆钢筋与上部纵向钢筋、下部纵向钢筋焊接;上部和下部纵向钢筋的弧度与主拱圈弧度相同,长度为主拱圈相应位置弧长减去两倍混凝土保护层厚度;所述纵向钢筋网片(3)的下部纵向钢筋及腹杆的下部埋于3D打印混凝土预制层内,上部纵向钢筋及腹杆的上部埋于后浇混凝土层内;所述横向钢筋(4)分为上部横向钢筋和下部横向钢筋,上部横向钢筋与纵向钢筋网片的上部纵向钢筋绑扎在一起,下部横向钢筋放置在混凝土预制层(1)上表面,与纵向钢筋网片的腹杆绑扎在一起。
2.根据权利要求1所述叠合3D打印及后浇混凝土的拱桥主拱圈,其特征在于,所述混凝土后浇层(2)采用常规混凝土浇筑,以3D打印混凝土预制层为底模,以打印于端拱肋上的混凝土纵向突出条带为侧模。
3.一种权利要求1或2所述叠合3D打印及后浇混凝土的拱桥主拱圈的建造方法,其特征在于,包括以下步骤:a. 沿竖直方向将混凝土拱圈分为混凝土预制层(1)和混凝土后浇层(2),沿横桥向将拱圈预制层划分成两片端拱肋和若干片中拱肋;b. 采用3D打印混凝土技术预制所述端拱肋和中拱肋,在打印过程中每隔一定打印层数放置一片纵向钢筋网片(3);c. 将拱肋逐片吊装就位,通过凹凸接槽和坐浆方式拼接形成完整的预制层;d. 将横向钢筋绑扎于纵向钢筋网片上;e. 在预制层上浇筑混凝土至叠合拱圈达到设计厚度。
4.根据权利要求3所述叠合3D打印及后浇混凝土的拱桥主拱圈的建造方法,其特征在于,步骤b中单片拱肋的预制包括以下步骤:⑴ 运用三维设计软件对所述拱肋进行建模,进一步对三维模型分层切片得到各层截面的二维轮廓形状,并将切片结果导入3D打印机操作系统内,在建模和切片过程中,根据拱圈预制层的厚度和单片拱肋的宽度确定合理的打印条带厚度和宽度,结合拱圈的几何形状规划最优打印路径;⑵ 以拱肋的纵断面为混凝土打印平面,横桥向为混凝土逐层堆叠累积的方向,结合混凝土材料的可打印性能在打印机操作系统内输入匹配的打印参数;⑶ 打印倒置的混凝土拱肋,待拱肋打印至设定高度后,暂停打印,将一片纵向钢筋网片以平行于打印平面的方向放置于混凝土上,轻压钢筋网片使其嵌入混凝土中的深度等于钢筋的半径;⑷ 重复步骤⑶,直至混凝土内放置的钢筋网片数量达到设计要求;⑸ 继续打印直至拱肋达到设计高度,至此完成一片拱肋的打印工作。
5.根据权利要求4所述叠合3D打印及后浇混凝土的拱桥主拱圈的建造方法,其特征在于,步骤⑶中,在放置所述纵向钢筋网片时,钢筋网片的下部纵向钢筋和腹杆下部置于混凝土内,而上部纵向钢筋和腹杆上部露出混凝土外,下部纵向钢筋与混凝土下缘的距离为钢筋的混凝土保护层厚度。