波形鋼腹板預應力混凝土箱形梁橋又稱波形鋼腹板PC橋，是指用波形鋼板取代預應力混凝土箱梁的混凝土腹板作腹板的箱形梁，其顯著特點是用8～30 mm厚的鋼板取代厚30～80 cm厚的混凝土腹板。波形鋼腹板預應力混凝土箱梁是一種鋼混組合結(jié)構，它充分利用了混凝土抗壓，波形鋼腹板質(zhì)輕、抗剪屈服強度高的優(yōu)點。與傳統(tǒng)混凝土梁相比，具有自重輕、便于裝配施工、縮短施工周期、造價低、耐久性好、全壽命周期經(jīng)濟效益高、低碳節(jié)能等優(yōu)點。據(jù)報道，某橋梁工程采用預應力波形鋼腹板連續(xù)變截面箱梁結(jié)構，波形鋼腹板質(zhì)量是同等效果的鋼筋混凝土腹板的1/10。

國內(nèi)波形鋼腹板預應力混凝土箱形梁的應用起步較晚，但近年來發(fā)展迅速，并開始向大跨度、復雜橋梁發(fā)展。我國地域跨度較大，橋梁類別也千差萬別，由于橋梁維護較為困難，波形鋼腹板一般需要根據(jù)橋梁特點及地區(qū)環(huán)境特征采用普通型或長效防腐蝕涂裝工藝，本文就此進行簡要介紹。

1  橋梁波形鋼腹板特點

橋梁波形鋼腹板材質(zhì)由橋梁設計單位確定，需要滿足《橋梁結(jié)構鋼》（GB/T 714）、《碳素結(jié)構鋼》（GB/T 700）、低合金高強度結(jié)構鋼（GB/T 1591）、《高耐修結(jié)構鋼》（GB/T 4171）等相關國家標準。

工件特點：工件主體為板狀且呈規(guī)律性的波形，高度不統(tǒng)一，端部焊有翼板,部分工件焊有密集的錨栓；工件最大尺寸為7 000 mm í1 500 mm í5 000 mm，最大質(zhì)量6 t；典型工件尺寸（長í寬í高）為5 500 mmí500 mm í5 000 mm），量最大（占比60%~70%）。

涂裝部位：與混凝土接觸部位和現(xiàn)場焊接部位不需要涂裝，需在拋丸后進行屏蔽保護，具體情況視不同產(chǎn)品設計要求。

2 橋梁波形鋼腹板涂層體系

橋梁波形鋼腹板主要環(huán)境為低污染的鄉(xiāng)村大氣環(huán)境、有工業(yè)氣體、SO2中等污染程度的城市大氣和工業(yè)大氣環(huán)境，其腐蝕環(huán)境級別分別為低（C2）、中等（C3）。參照《公路橋梁鋼結(jié)構防腐涂裝技術條件》（JT/T 722—2008），涂層保護年限普通型為10～15 a；長效型為15～25 a，保護年限、涂層體系具體由設計單位根據(jù)建設方要求確定，涂料選用一般也由建設方指定。常用的涂層體系見表1。

表1  常用涂層體系

3 橋梁波形鋼腹板涂裝工藝

3.1 涂裝前處理工藝

橋梁波形鋼腹板涂裝參照橋梁鋼結(jié)構涂裝技術要求，前處理有酸洗和噴丸、拋丸等方式。酸洗由于環(huán)境污染較大，且工件表面粗糙度難以保證，一般作為熱浸鍍預處理使用。電弧熱噴涂前處理一般采用噴、拋丸處理工藝，不僅可以去除工件表面銹蝕、氧化皮等污物，還可以強化工件表面，部分消除工件焊接應力。噴丸或噴砂作業(yè)多用于室外現(xiàn)場作業(yè)，生產(chǎn)效率相對較低，勞動強度大，不適用于大批量涂裝生產(chǎn)線作業(yè)場合；拋丸作業(yè)具有清理效率高、費用低、操作人員少等優(yōu)點，適用于大批量生產(chǎn)。電弧熱噴涂前處理要求工件表面除銹等級Sa3級、粗糙度40~80μm、清潔度1級。丸料選擇須保證粗糙度要求，可以采用不同粒徑的丸料組合使用，在粗糙度不夠時，可以在丸料中添加鋼絲切丸。

3.2  涂裝底涂層工藝

鋅、鋁或鋅鋁合金是長效防腐的主要涂層材料，對鋼鐵基體起著陽極保護作用。鋅涂層鋼結(jié)構件是耐大氣、土壤環(huán)境腐蝕的陽極保護涂層，在SO2氣體、海水中耐蝕性較差。鋁涂層既起到陽極保護作用，又因在表面形成堅固致密的三氧化二鋁薄膜起到惰性保護作用，鋁涂層鋼結(jié)構件耐含SO2氣體、淡水、海水及pH為4.5～8.5溶液和其他氧化環(huán)境。底涂層有電弧熱噴鋁、電弧熱噴鋅、熱浸鍍鋅等不同方式，這3種方式施工及性能對比見表2。

表2 底涂層施工及性能對比

3.3 工藝流程

橋梁波形鋼腹板涂裝生產(chǎn)線節(jié)拍計算為12 min/掛。中涂層由于膜厚要求150-180 μm，按2道噴涂設計，以避免流掛，并適當延長烘干時間。工藝布置時由于車間場地限制，在部分工件涂層遍數(shù)減少的情況下，仍需要經(jīng)過整個生產(chǎn)線，設計中未考慮從中間分流后的快速下件通道。生產(chǎn)線工藝流程見表3所列。

表3 涂裝生產(chǎn)線工藝流程

4 關鍵設備設計選型

根據(jù)本項目產(chǎn)品特點及涂裝要求，關鍵設備為工件輸送系統(tǒng)，上、下件裝置，熱噴涂室，機器人噴鋁和噴漆系統(tǒng)等設計和選型。生產(chǎn)線中的拋丸室、噴漆室、流平室、烘干室、廢氣處理裝置等在大型產(chǎn)品涂裝線中較為常見，本文不再贅述。

4.1 工件輸送系統(tǒng)

對于本項目工件來說，工件為大型不規(guī)則板形工件，采用垂直輸送方式可以較好地滿足各工序作業(yè)要求，可選的輸送方式有積放鏈、自行葫蘆。由于工件垂直吊掛高度較高，作業(yè)過程中少許高度升降對操作人員作用不大，同時工藝過程中也無積放、儲存、分流等要求，經(jīng)方案比較，確定采用自行小車輸送方式，與自行葫蘆輸送系統(tǒng)相比，載物車下方?jīng)]有葫蘆，各工序不具備升降功能，投資較為節(jié)省。

自行小車輸送系統(tǒng)由軌道、滑觸線、自行小車、控制系統(tǒng)等組成。工件采用上定位方式，采用I36 a工字鋼作為專用軌道，滑觸線母線采用銅材模壓成型，截面為C型，其通過絕緣套和固定支架等附件固定在軌道腹板上，再將滑線平行嵌入在支架內(nèi)。采用雙驅(qū)動載物車，在拋丸段變頻調(diào)速慢行，以滿足拋丸工藝時間要求。

4.2 上、下件裝置

對于大型板狀工件，垂直吊掛上、下件是個難點?？疾靽鴥?nèi)類似產(chǎn)品的輸送轉(zhuǎn)運方式，較為簡單的方式是通過車間起重機，將工件垂直放置在專用小車上，再平移動到輸送軌道下方，需要支撐可靠，操作相對繁瑣；另外一種方式是采用翻轉(zhuǎn)機與移動升降機結(jié)合，翻轉(zhuǎn)過程中防止傾倒，也需要在工裝上固定，且造價相對較高。本項目創(chuàng)新采用移動小車與卷揚機結(jié)合方式上、下工件，移動小車上設有輥道，移到軌道下方后通過卷揚機起吊，上、下件位置半空中設有緩沖架、防撞架，人工操作平臺采用空中移動式，以確保人員和工件安全。

4.3 噴鋁室設計

噴鋁室由室體、送風系統(tǒng) 排風除塵系統(tǒng)、噴鋁系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。設備室體采用型鋼骨架，壁板采用鍍鋅板折制而成，設備進出口設有電動大門，側(cè)面設有安全小門。室體兩側(cè)設有照明燈，室體底部設置格柵，含塵氣流經(jīng)除塵管道，通過旋風除塵器（一級分離）和濾筒除塵器（二級分離）處理達標后，高空排入大氣。

由于噴鋁粉塵為爆炸性粉塵，設備設計中需注意防爆措施，主要措施有：室體、風管和除塵器均要求良好接地；濾筒采用抗靜電的阻燃材料制作；及時清理室體、風管和除塵器內(nèi)的積灰等。

4.4 機器人噴鋁和噴漆

機器人噴鋁和噴漆系統(tǒng)由噴涂機器人、機器人變位機系統(tǒng)、工件定位系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。熱噴涂機放置在噴鋁室外部，氣管及電纜線穿管進入室體，通過拖鏈與機器人連接，送絲機放置在變位機上與機器人一起移動。噴漆采用高壓無氣噴涂，供漆系統(tǒng)設在噴漆室外側(cè)，亦通過拖鏈與機器人連接。

噴鋁、噴漆機器人根據(jù)手腕負載能力及滿足運動空間范圍要求，經(jīng)過離線模擬仿真，沿室體長度方向各設置2臺機器人。為增大機器人工作范圍，室內(nèi)沿縱向相對設置有2臺國產(chǎn)機器人直線變位機系統(tǒng)，直線變位機系統(tǒng)架設于鋼制承重柱上。軌道上加裝PVC風琴防塵護罩，防止灰塵進入；導軌采用線性導軌，并加裝了自動潤滑系統(tǒng)，維護方便。

工件定位與機器人變位機系統(tǒng)集成在一起。其核心元件為光電傳感器，它利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體的有無。為保證機器人安全，在噴鋁室及底漆噴漆室口加裝激光測距系統(tǒng)，激光測距儀安裝在上下往復運動的機構上，測量上下兩點到工件的距離，得出的差值在設定范圍可以噴涂；當工件吊裝偏斜超過設定范圍時，系統(tǒng)自動報警，由人工調(diào)整吊掛偏差后，將確認信號發(fā)送至總控制系統(tǒng)，然后再進行噴涂。

4.5 智能監(jiān)控系統(tǒng)

涂裝生產(chǎn)線電控系統(tǒng)總體上采用“分散控制、集中監(jiān)視”的控制模式，電控系統(tǒng)分為3個層次：監(jiān)控層、控制層、設備層，通過以太網(wǎng)將連接在一起。監(jiān)控層位于網(wǎng)絡上層，由1臺工控機、顯示屏等組成，通過網(wǎng)絡與控制層的PLC連接在一起，工控機安裝西門子Wincc7.0及以上版本組態(tài)監(jiān)控軟件，采用52 in液晶顯示器，懸掛在車間醒目位置。能夠模擬顯示生產(chǎn)線、各噴漆室、烘干室的工作狀態(tài)。對各工位的故障進行報警提示，并進行記錄各生產(chǎn)班次的產(chǎn)量統(tǒng)計。分別能夠顯示：工藝流程圖，拋丸清理室工作狀態(tài)，噴鋁室工作狀態(tài)，各噴漆室工作狀態(tài)，各烘干室工作狀態(tài)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計等參數(shù)。

5 結(jié)語

波形鋼腹板由于較優(yōu)的力學性能及性價比，目前不僅用于橋梁，已延伸到工業(yè)建筑和公用建筑領域，具有較好的市場前景。本項目按流水生產(chǎn)線設計，采用機器人自動噴鋁、噴底漆，人工補噴方式，采用智能監(jiān)控系統(tǒng)，自動化程度較高。本項目技術先進，工藝合理，物流便捷順暢，能夠滿足橋梁鋼波形鋼腹板長效防腐涂裝要求。