高强度铁沟预制件研究和应用论文

现代化的机械制造技术是一种一体化、综合性、系统的技术手段。下面是我为大家整理的机械制造自动化毕业论文，供大家参考。

摘要：随着现代科技的迅速发展，我国正朝着工业化的方向不断迈进，这为机械制造业创造了良好的发展契机。在引入和应用计算机技术之后，为我国机械制造业的发展注入了强大活力，使其自动化水平得以更上一层楼。

关键词：机械制造;自动化

1机械制造和自动化技术应用现状

(1)机械制造技术应用现状。目前，我国机械制造业正处于迅速发展阶段，越来越多的企业开始应用新的生产工艺。然而由于起步较晚，尚无法同西方发达国家的制造业相提并论。发达国家的机械制造工艺比较先进，以高密度加工为代表的一系列先进加工工艺已经广泛应用于生产实践，而我国相当一部分的机械制造业企业仍旧使用一些比较落后的加工工艺，常见的如抛光、铸锻以及水刀等。

(2)机械自动化技术应用现状。随着信息技术水平的不断提高，机械自动化技术也迎来了良好的发展契机。国外工业水平较高的国家已经普遍在机械制造领域引入和应用了现代的计算机集成化技术，在一定程度上实现了机械加工的智能化。受多方面因素影响，我国机械制造自动化水平相对偏低，仍旧以初级操作自动化为主。

2机械制造技术的应用

(1)网络化应用。随着网络技术水平的不断提升，给机械制造企业的运作模式带来了巨大变化。无论是材料采购，还是产品设计和生产，又或者是市场营销，均有了明显提升。机械产品的制造在很大程度上摆脱了地域的束缚，能够从不同国家和地区获取所需材料以及相关技术，与此同时，还可以将产品推销到国际市场。在网络化环境下，机械制造企业之间的交流日渐频繁和深入，不仅表现在产品开发方面，同时还表现在管理经验方面，为企业健康发展注入了新鲜活力。

(2)虚拟化应用。所谓机械制造虚拟化是指，利用计算机系统具有的仿真功能以完成对真实操作的模拟。在虚拟化技术的帮助下，能够对有待开发的目标产品予以模拟式制造，了解其存在的不足，并加以改善，从而提升和保证真实产品的质量。与此同时，虚拟化也能够对产品本身具有的可加工性予以检验。由此可见，虚拟化的应用可以大幅减少产品制造过程中资源的无谓消耗，提升产品质量。

(3)绿色化应用。传统机械制造技术会导致一定的环境污染问题，在环境污染不断加剧的背景下，如果实现机械制造的绿色化成了业界的热点研究之一。对于机械制造而言，其绿色化应用集中反映在下述方面：①产品的绿色生产;②企业绿色管理;③绿色机械;④产品的绿色设计等。在当前背景下，绿色化应用具有相当积极的现实意义，一方面可以减轻对环境的污染，另一方面可以提升对资源的实际利用率。

3机械自动化技术的应用

(1)自动化信息系统。对于机械制造而言，其自动化信息系统主要包括下述内容：①辅助制造;②计算机辅助设计;③工艺辅助设计等。所谓辅助制造指的是，通过计算机以完成对产品的生产控制;所谓计算机辅助设计指的是，设计工作者利用一些配套的计算机软件对机械产品进行相关设计;所谓工艺辅助设计指的是，不断提升和改善产品的制作工艺。

(2)自动化供输系统。该系统指的是，在计算机的帮助下完成对原材料、半成品以及最终产品的传输。其主要包括三大部分：①单机自动组件;②自动输送设备;③自动化软件系统等。在机械机制的整个自动化系统中，自动化物资供输系统属于不可或缺的组成部分，发挥着相当重要的作用。

(3)自动化生产系统。该系统指的是，通过计算机系统以自动化方式持续地将产品的一系列组件正确地拼装到一起。在机械制造中引入自动化生产系统，可以大幅降低人工操作的失误率，提升生产效率，有利于营造理想的作业环境，不仅如此，还能够有效提升和保证产品质量。

4机械制造和自动化应用前景展望

随着现代科技的迅速发展，我国正朝着工业化的方向不断迈进，这为机械制造业创造了良好的发展契机。在引入和应用计算机技术之后，为我国机械制造业的发展注入了强大活力，使其自动化水平得以更上一层楼。就机械自动化制造技术现阶段的发展情况来看，我国在该方面应做好以下两点工作：首先，应明确计算机集成技术的重要性，并将其更好地应用于实践，从而不断提升机械制造的集成程度。其次，应明确智能化技术的重要性，在机械制造过程中实现人机之间的有效互动，从而赋予机械制造体系以理想的自适应能力。可以预见，在未来的机械制造领域，智能化技术将发挥出越来越重要的作用，成为机械制造的主流发展趋势之一。

参考文献

1、机电一体化在煤矿机械中的应用研究李荣昌;煤炭技术2013-08-10

2、现代煤矿生产中机电一体化技术的应用策略分析左洁;金田2013-02-15

摘要：自动化技术的应用在机械制造中，有利于经济效益与生产效率的提高，有利于企业在市场竞争力上的提高，自动化技术在机械制造业中正向着集成化、智能化、数字化及绿色化的方向发展，有利于在发展过程中实现可持续的发展理念，和谐共生，相互促进。

关键词：机械制造;自动化

随着科学技术的迅猛发展与日益激烈的国际竞争，机械制造业的关注度与重视度越来越高，并得到了很好的发展。机械制造是与人们的日常生活紧密相关的一个行业，人们在日常的生产生活方式受机械制造技术的影响。由此可见，机械制造业的发展在社会经济中有着举足轻重的地位。如何提高当今机械制造业的科技含量和技术水平，是研究机械制造发展的课题。因此，引入自动化技术是机械制造业在发展中进行升级与转型和提高生产效率的必然要求，也是未来机械制造业的发展方向。

1目前的自动化应用与机械制造业的现状

机械制造在我国开始于20世纪20年代或20世纪30年代左右，机械制造的现代化技术提高了生产率的质量，由此，人们开始对机械制造业越来越重视，使之得到迅速的发展。改革开放后，信息技术的发展，经济的腾飞促进了自动化技术与机械制造的有机结合，效果极好。也因此促进了集成系统的形成，并在机械制造业上起到了非常大的作用。

1.1在管理上

自动化与机械制造在实际的应用中，不管是思想管理还是方法管理，与其他发达国家相比都是比较落后的。自动化的应用与机械制造由于很多原因，在管理方法与思想上都没有采用现代化与数字化。反观自动化的应用与机械制造在西方国家的应用中，不管是管理观念上还是管理方式上都实现了数字化的管理，并且十分的专业与科学，将一系列先进生产中的管理理念，如并行工程与准时生产等应用在管理过程中。

1.2在设计上

发展落后的CAD-CAM计算机技术，在自动化的应用与机械制造方面不能做到很好的设计。自动化应用与机械制造在计算机技术发达的西方国家，其设计理念在不断的进行更新中，计算机技术也被充分的利用，例如:引用了限元分析技术。

1.3制造的工艺上

先机科学的计算机技术如纳米加工、(3D打印技术)快速成型、多轴设备的数控加工、高精密的加工、激光加工等，促使自动化应用在国外的机械制造业中具备了非常明显的特点。落后的制作工艺与科技含量低的机械制造，是我国机械制造的现状，国外的先进技术在我国只有少数单位及企业采用。

1.4自动化的技术上

在科学技术的发展中，自动化的设备已经成为机械制造业的主流，如多轴联动机床与柔韧性的制造系统等,在西方国家已被广泛的应用。自动化系统在我国的机械制造行业的应用中还是比较单一的，数控机床虽然也已普及，但是自动化的技术含量还是不高。

2自动化技术在机械制造业应用中的意义

自动化技术是机械制造业水平提高与发展的表现，也是技术领域中非常重要的一项。对工作效率与机械制造的提高，还有连续化与自动化的生产都有着重要的作用。在节省人力资本投入与优化产品的过程中，有利于机械制造业的科技含量与技术水平得到提高。在一定的程度中，自动化的发展水平决定了机械制造技术的发展水平，是机械制造在未来发展中的必不可少的组成部分。自动化技术在机械制造中的应用，有利于机械化水平的提高，是对机械制造业在进行升级换代时的必要手段。

3我国对于机械自动化技术的应用

3.1生产的自动化

自动化技术在生产过程中的应用有利于生产过程更加的连续与智能化。在生产的过程中，设备可自动的完成大部分的工序，避免了生产过程中人为因素的影响，同时节省了很多的人力资源。在进行加工时，也降低了损失的情况，有利于企业竞争力的提升。

3.2在自动化的机械制造业中与CAM、CAPP技术的融合

CAPP技术随着机械制造业在自动化技术的发展，扮演着非常重要的角色。生产的管理与活动作为机械制造在生产过程中的重要依据，是其不可缺少的一部分。在加工过程中，零件的精确化与智能化则需要CAM技术的应用。

3.3信息的自动化

计算机技术的辅助系统在内容上涉及范围非常广泛，如计算机辅助设计系统与工艺系统等，是自动化与机械制造实现自动化功能的主要依据。在产品的设计部分，计算机的辅助设计系统可以有效地促进设计师的精力集中;在加工的效率上，计算机的工艺辅助系统可有效地提高生产过程中的标准化水平与机械生产。

3.4检测的自动化

原材料的运用在科学技术的不断发展中，逐渐出现很多新型的材料，在机械的加工过程中，机械加工的材料不再为单一的传统材料，而是采用了大量的新型材料。然而，新型材料的运用，使得传统的检测方式与之不匹配，这时就要运用计算机技术。比如说电流信号、激光、人工神经网络等检测技术都有利于检测效率的提高。

4自动化技术在机械制造中的发展策略

4.1自动化技术的发展要因地制宜

机械制造业的发展要结合生产的实际情况与发展现状来确定自动化技术在该领域的发展目标。自动化技术在机械制造业的发展中，要把技术的应用作为重点，还要注意技术的创新与引进。另外，还要结合企业的自身发展情况，技术的应用是为了企业的社会效益与经济效益的提高，一定要符合企业的发展需要。因此，机械自动化的技术发展不仅是要加强技术方面的实用性，更是要实事求是，因地制宜的发展，以此促进企业中经济效益的提高。如果只是过分的去强调智能化与自动化的机械设备，盲目的扩大和引进自动化技术，是不符合实际的发展需要的。在生产的方法与模式上要摆脱低负荷率就要注重在技术的创新与引进上，如何应用自动化技术要根据发展的现状和当前技术的发展水平，在生产效益提高的基础上促进生产速度的提高。

4.2低成本的自动化技术发展，有利于效率的提高

效益高、投资少的自动化技术在推广与引进上有利于自动化技术在层次与水平方面的提高。新型的低成本自动化技术在积极地推广与应用中，有利于资源配置的不断优化，在经济效益上有利于用最小的投资成本换最大的利益，有事半功倍的作用。这种以最小的投资成本换取最大的利益源自于美国的LP生产模式，所以在机械自动化技术的发展中进行设备与技术的引进时，要根据企业的自身条件和实际的发展情况，合理的调整机床的布局与机械设备的改进，这样有利于资金与设备在在投入方面的节省，以此获取经济效益的提高。此外，还要应用与引进自动化的管理技术CAD/CAM,提高技术在机械设备中的含量与技术人员的综合素质和专业水平，在管理人员的创造性发挥中，优化人力与技术资源，使机械自动化技术水平得到系统、全面的提高。如今，结合自身的发展情况，我国食物自动化改装已在很多企业的机械制造方面得以实现，降低了技术方面的投资成本，这一技术的运用，在经济效益上会有很大的提高。

4.3自动化技术要提高其自身的技术含量

自动化技术在创新与发展中不断的进行优化与调整，从简单到复杂，由低到高，逐渐从人工控制发展为数字与机械控制。机械制造业在未来的发展方向与趋势上是自动化工厂，有利于生产效率的提高。目前，这也是理想阶段的机械制造技术的发展，实现这一阶段的目标不是一蹴而就的，需要技术人员在机械制造方面不断的努力。与国外发达国家的技术相比，我国的机械制造业发展水平与世界的先进水准还是差距很大的，因此，要加强对专业技术与理论知识的学习，在应用中总结经验，推陈出新，革故鼎新，促进自动化技术在机械制造领域更好更快的发展。

4.4要发展与之配套的自动化技术

机械自动化技术的发展不仅需要高含量的生产技术，还要注重与之相配套的生产技术，促进自动化技术水平的提高。因此，要结合企业的自身情况，做好每个项目在自动化技术应用上的基础工作，有利于自动化技术在整个系统中提高发展水平。在自动化的控制技术发展中，应注重传感器与编程控制器等设备，促使各种道具与微处理机在自动化技术中符合发展的需要，在自动化技术中运用先进的控制系统与计算机软件进行控制与管理，促使机械制造朝着自动化、数字化、智能化的方向发展。机械设备在未来技术的发展方向为智能化水平高与性能好。不断的优化机械自动化技术的系统结构，不断提高其系统的耐性与刚性，在生产设备中的体积与质量上不断优化，是自动化技术在发展中非常重要的方向。在机械制造中，科技含量与技术水准通过自动控制与微电子技术进行提高，并实现其自动化的检测与控制。计算机技术在机械自动化的应用中有利于生产决策与数据运算在技术上的支持，有利于信息的及时处理与传输。

5自动化技术与机械制造在未来的发展趋势

5.1集成化的发展方向

集成系统是由各分系统形式质量信息、工程技术信息、制造自动化与管理信息所构成的系统模式，在企业的发展与生产中有着很大的作用。工程技术的信息分系统是以计算机基础工程中分析、工装设计、设计及工艺过程为基础的;自动化分系统是由工业机器人、自动装配、计算技术控、加工中心构成的;管理信息分系统是由财务管理、材料、人事、经营所构成的;质量信息分系统由计算基础中的质量、测试、检验共同构成。在机械制造领域计算机集成技术的应用会越来越高，越来越广泛。

5.2智能化的发展方向

在机械的制造与生产过程中，加入一些分析、推理、判断与构思等形式，使友好性、优良性、适应性在机械制造的智能化系统中发挥着重要的作用。并在其生产与设计的环节中，进行模拟化操作方式，以提高其柔弱性。在机械制造的智能化发展中，安全性与友好性有利于降低污染物在生产过程中的产生,节约大部分的资源，有利于资源有效的循环利用。

5.3敏捷化的发展方向

机械制造的敏捷化来源于企业的自身竞争力与企业的信誉度，进行分工合作与虚拟化公司的组件有利于企业自主竞争力与综合竞争力的提高，在运转的过程中，对用户的要求可以以最快的速度进行反应，敏捷化的机械制造可促进企业在应变能力上有效地提高。虚拟制造技术就是敏捷化的机械技术的核心与关键性技术，是其集成化技术的发展目标，发展敏捷化的机械制造技术，在生产过程中可有效地运用现代化技术，并由信息集成化向企业集成化方向发展，所以在很大程度上敏捷化的机械制造影响着其现代化的集成技术，也是近几年自动化技术在我国的技术研讨中的主要攻克目标之一。

6结语

自动化技术的应用在机械制造中，有利于经济效益与生产效率的提高，有利于企业在市场竞争力上的提高，自动化技术在机械制造业中正向着集成化、智能化、数字化及绿色化的方向发展，有利于在发展过程中实现可持续的发展理念，和谐共生，相互促进。在科学技术与社会经济的发展中，自动化技术与机械制造技术的有机结合，促进了生产效益的大幅度提高，保证了产品质量，在生产过程中对工作人员的劳动强度也起到了降低的作用，也促使在激烈的市场竞争中，企业有了长足的发展空间，因此，自动化技术在机械制造业领域中的应用要越来越完善，符合社会实际情况的发展要求，不断地提高社会效益与生产效益。

参考文献

1、关于机电一体化技术在煤矿机械中的应用探究芦景英;科技创新导报2012-10-21

索结构在桥梁工程中的应用及基本防腐处理措施 摘要:研究目的:索结构在桥梁工程中得到了日益广泛的应用,其主要应用桥型范围是悬索桥、斜拉桥、拱桥、系杆拱桥等,索的构造也相应分为缆索、拉索及吊索等多种类型,根据桥梁索结构所处的环境条件,相应对其提出了很高的防腐性能要求。研究结论:索结构由于其优异的材料性能特点,在桥梁等多种工程中得到广泛应用,为保证长期安全使用,对索结构的防腐应采取综合工程措施。目前对构成索结构的材料采取的基本防腐处理措施主要为热浸镀锌和环氧喷涂处理。关键词:桥梁工程;索结构应用;腐蚀特点;防腐措施;热浸镀锌;环氧喷涂随着我国桥梁建造水平的提高,在对桥梁与运输服务的综合效益、与周边环境相协调的景观要求、与结构使用寿命相一致的耐久性设计等方面都提出了更高的要求,悬索、斜拉等桥型结构的应用日趋普遍,对索结构的防腐处理提出了新的要求与课题。1索结构在桥梁等工程中的应用特点索结构在桥梁工程中得到了日益广泛的应用,根据索的应用部位、结构受力及变形特点,主要包括缆索、拉索及吊索等多种类型,索的材料主要由钢丝束、钢绞线、钢丝绳等柔性构件构成,同时部分有类似功能要求的构件也可采用圆钢等(如小跨度吊桥的吊杆等),索结构在桥梁工程中的主要应用桥型结构范围是悬索桥、斜拉桥、拱桥、系杆拱桥等,其中包括悬索桥的主缆索和吊索、斜拉桥的斜拉索、拱桥及系杆拱桥的吊索、水平拉索(明索)等,对于一些桥梁结构的特殊处理(包括施工过程中的临时受力需要)及旧桥加固等有时需采用体外索的处理形式,也属索结构在桥梁工程中的应用范围。另外,也有一些诸如预应力锚索等也在包括桥梁等很多工程中得到日益广泛的应用,特别在水电、高挡墙路基、桥梁以及其它各种加固工程等应用十分广泛,对保证工程安全、有效控制工程投资发挥了重要作用,尽管有些严格从结构特点上判断不属于索结构,但从防腐处理考虑则很多具有类似的技术要求。对不稳定的岩(土)体采用预应力锚索体系进行整体加固已成为目前基本选择和常规做法,工艺上也具备愈加成熟的特点,在道路工程设计施工中也常常面临高路基工程,从满足受力要求、节省工程量、节约占地需求、降低工程投资、改善外观效果等方面考虑,自立互锚(或半自立锚固)混凝土挡土墙也应用较多,山区地形条件更是如此,桥梁工程中也有较多应用工程实例,以切实保证结构安全及设计合理,如在万州长江二桥的锚碇结构设计中,根据工程地质条件,为保证结构安全及有效控制工程量,锚碇前端采用了预应力岩锚体系。目前,从桥梁跨度、桥型构造特点、结构美观、施工条件等各种因素综合考虑,索结构在桥梁工程中的应用前景十分广泛,包括永久工程及临时工程等,尤其是钢索的柔性结构特点对施工可以带来很大便利,而随着材料科学的不断发展,用于索结构的主要材料钢丝、钢绞线、钢丝绳等材料强度不断发展、规格系列越发齐全、防护水平显著提高,同时设计计算分析水平及施工操作水平也迅猛提高,以上各种条件变化为索结构在桥梁工程中日益广泛的应用创造了良好条件。根据腐蚀条件及长期使用经验,对包括桥梁用各类索结构的防腐处理引起工程界愈加高度的重视,成为衡量桥梁工程设计施工质量、保证结构耐久性关键控制因素之一,结合有关防腐处理研究部门及相关生产厂家的共同努力,其防腐处理的工艺及技术水平也有了很大提高,除对索结构的基本材料钢丝、钢绞线等本身外表面必须进行必要的防腐处理,通常采用热镀锌或环氧涂层防护等处理措施,还需对成型后的缆索或索股等采用其它防护处理措施,为切实保证其有效防护使用年限要求、提高整个工程的使用性能条件提供良好保证。对由平行钢丝或钢绞线构成的各种拉索、吊索等构造,其成型规格尺寸通常不是很大,一般外表面采用热挤PE进行防护,应在工厂进行专业化施工,同时PE材料也具备较好的现场修补条件,热挤PE有单层或双层构造,外层有多种色彩选择,可以满足防护及景观效果等多方面要求;悬索桥主缆在成桥后需对其采取综合防护处理,有较高技术要求;对于由钢丝绳构成的索结构通常可采用涂装或油脂防护;此外,对索结构的锚固与其它构造的衔接处理也高度重视,采取了一系列工艺改进措施。2桥梁索结构应用中存在的主要问题由于索结构基本为体外构造,暴露于大气环境之中,处于十分不利的腐蚀环境条件,因此,用于桥梁工程时必须充分考虑其很高的防腐性能要求,不仅包括索的自身防腐处理,对其与相关构造的衔接处理也需予以高度重视,且在很多情况下成防腐薄弱环节及影响结构安全的控制因素,必须采取有效措施切实保证其耐蚀性要求,为确保结构整体安全创造有利条件。在以往国内外桥梁工程设计施工中,尽管针对索的防护重要性有一定认识,通常也都采取了相应的防护处理措施,但由于受当时防护处理技术水平、认识水平及重视程度不够的制约影响,因而由于对索的防护处理不力、影响工程正常使用及需要进行返工处理的工程实例很多,而进行相应事故的处理投资费用很高,且费工费时,对正常交通一般也会造成很大影响,个别严重的还会造成工程报废,所造成的影响及损失更大,从结构特点及以往工程实例特点分析,其中斜拉桥出现的问题更多一些,由此造成了很大的直接及间接损失,拱桥的吊索也很容易发生类似问题。针对悬索桥结构而言,对其主缆的防护历来十分重视,通常除对材料本身进行必要的防护处理外,对成型后的缆索外表面通常还会采取一系列其它防护处理措施(结构封闭及涂装处理),使之缆索处于相对封闭状态,同时主缆的受力特点也决定了其受力条件较为均匀,应力幅度变化相对不大,两端连接锚头基本采用工艺成熟的热铸锚工艺,材料性能匹配较好,通常不会出现腐蚀局部薄弱环节,基于以上特点,悬索桥由于主缆防护处理不利出现重大工程事故的不多,因而就主缆防护存在一定的重视不够或认识不足之处,在较长一段时间就此方面的技术发展进步相对不大,但并不表明其缆索的的防护处理就不存在技术问题。由于大跨度悬索桥对主缆索进行了封闭处理,进行相应检查较为困难,有些问题不能及时发现和暴露出来,但近年来美国、日本等国家对以往修建的大跨度悬索桥主缆索进行的相关检查(拆除外表面涂装及缠丝后)中发现,其主缆钢丝的锈蚀现象较为严重和普遍,主要原因是虽然对钢丝自身及缆索外表面进行了相关的防护处理,但外表面防护处理仍难以完全避免外部水汽浸入,防护涂层的龟裂及索鞍、索夹等防水薄弱环节的存在是主要原因,而水汽一旦浸入则很难顺利排出,由此形成主缆内部湿度很大,严重恶化了其腐蚀环境,造成钢丝锈蚀,因而近年来除该改进缠丝材料构造及工艺、采取进一步的封闭措施外,还考虑采用必要的除湿设备,当然工程投资会有所增加,但考虑长期使用目的仍是必要的。我国进行现代意义的大跨度悬索桥建设时间不长,各桥梁工程对主缆也尚未进行相关检查,有些可能出现的问题也尚未暴露出来,但借鉴国外经验,对主缆防护采取各种加强措施仍是十分必要的。国内外桥梁工程由于对索的防护处理不利造成较大影响及损失的主要工程实例有:德国汉堡的Kohl-brand Estruary桥,由于斜拉索腐蚀严重,建成的第三年就更换了全部的斜拉索,耗资达6 000万美元,是原来斜拉索造价的4倍;委内瑞拉的Maracibo桥,建于1958~1960年间,受当时技术水平制约,其斜拉索没有进行镀锌处理,采用一般的涂漆防护,经过不断的风雨侵蚀,斜拉索锚头处的锚箱罩盖率先损坏,进而使得斜拉索与上锚箱的接口处发生锈蚀,且相当一部分锈蚀十分严重, 1979年发生个别斜拉索断裂,因此决定对全桥斜拉索进行更换,全部进行镀锌处理,并采用了含有铅质的酚醛树脂糊膏进行表面防护,且换索后拉索根数增加一倍;我国广州海印大桥于1988年年底建成, 1995年起陆续发生索股断裂及松断事故,调查表明产生的主要原因是管道压浆工艺未能保证拉索顶部灌注饱满,造成拉索直接与空气接触进而发生锈断,为防止事故的进一步发生,被迫进行全桥换索工程,耗资大量资金及时间; 2001年11月7日,宜宾南门大桥(拱桥)倒塌,事故调查发现拉索已经发生严重生锈;此外,国内外还有许多斜拉桥建成后陆续进行了局部换索或其它处理。美国在1903年建世界上第一座现代化长跨度悬索桥W illiamsburg桥,受当时技术水平和造价制约,没有对钢丝进行镀锌处理而采用一般防护,建成后仅7年就发现钢丝锈蚀断裂, 1922年对缆索补缠镀锌钢丝,但1934年又发现主缆内有水从锚碇处流出,虽陆续采取了多种处理方案,但都没有能够阻止锈蚀发展, 1992年开始被迫进行为期3年的主缆维护工作,耗资7 300万美元。3索结构的腐蚀特点索结构在桥梁工程的应用环境特点基本处于高空之中,主要的腐蚀环境是大气环境腐蚀,在高纬度地区,对悬索桥主缆索通常还要考虑到积雪对缆索的影响。目前构成桥梁索结构的材料基本为高强度钢丝或钢绞线组成,另外钢丝绳在悬索桥吊索中也有较多应用,而钢绞线或钢丝绳也是由不同直径的钢丝在工厂再加工而成,因此高强度钢丝是桥梁工程中索结构的最基本材料,属冷拨碳素钢,包括强度等各项技术指标不断取得提高,目前在不进行镀锌处理等条件下其标准强度多为1 860MPa,而2 000MPa及以上标准是今后的发展方向,且多采用低松弛系列,能够更好地适应工程实际需要,同时,在对钢丝进行镀锌处理过程中,钢丝表面会有一定损伤,因此镀锌钢丝(或钢丝绳)的抗拉强度等有所降低,目前相关标准中通常采用1 600~1 700MPa。由于钢丝的含碳量较高,通常在0. 75% ~0. 85%之间,因此塑性条件相对较差,在没有进行防护的条件下其抗腐蚀性很差,造成钢丝自身腐蚀的主要原因包括应力腐蚀及疲劳腐蚀:应力腐蚀是材料在一定环境中由于外加或本身残余的应力,加之腐蚀的作用,导致金属的早期破裂现象,金属的应力腐蚀破裂主要是对应力腐蚀较为敏感的合金上发生,纯金属很少产生,合金的化学成分、金相组织、热处理对合金的应力腐蚀破裂有很大影响,处于较高应力状态情况下,包括材料内部各种残余应力、组织应力、焊接应力或工作应力在内,且基本为拉应力影响,可以引起应力腐蚀破裂,防止应力腐蚀破裂的主要方法是消除或减少其应力状况,并且通过改变介质的腐蚀性(添加缓蚀剂),选用耐应力腐蚀破裂的金属材料,从而避免相关腐蚀的出现;疲劳腐蚀是钢铁在交变应力作用和腐蚀介质的共同作用下产生的一种腐蚀现象,同时也是在桥梁工程的索结构中发生较为普遍、概率较大的腐蚀现象,减少疲劳腐蚀的主要方法是选择适应相关腐蚀环境的抗腐蚀的材料,同时对材料表面进行镀锌、涂漆等方法减轻疲劳腐蚀的作用。桥梁工程设计施工过程中,针对索结构的应用,从保证其使用安全考虑通常都留有相对较大的安全系数,不同的索结构及材料类型对相应的安全系数有具体要求,尽管如此,各种索结构通常仍是在较高的应力状态下工作的,虽然对于工作疲劳应当没有影响,但是在高应力状态下,腐蚀介质和应力的相互发生作用,如果不进行合理有效的防护处理,其腐蚀是非常容易发生的,腐蚀发生将会大大影响钢丝的受力性能,同时从桥梁工程的构造特点考虑,索结构与其它构造的衔接部位通常也是最易受腐蚀的薄弱的地方,同时悬索桥的主缆索在锚碇范围是通过散索鞍后散开在锚室内进行锚固,而锚碇为地下结构,无论采用何种锚碇构造,锚室内的空气湿度通常都很大,对包括缆索及各种连接构件的防腐都十分不利,目前,在锚碇洞室内通常还需设置排水及除湿设备,以改善洞室内的腐蚀环境条件。1967年12月,美国西弗吉尼亚州和俄亥俄州之间的俄亥俄大桥突然倒塌,事故调查的结果就是因为应力腐蚀和腐蚀疲劳产生的裂缝所致。4钢丝的热浸镀锌处理热浸镀锌工艺在桥梁工程中得到了广泛应用,尤其是在各类索结构的防腐处理中应用更是极为普遍,是目前对钢丝防腐处理的常规工艺方法,对钢丝进行热浸镀锌可以有效防止或减小索结构在制造、运输、架设以及使用过程中的锈蚀,结合其它合理的防腐处理措施,切实保障其耐蚀要求,进而为整个工程的安全长期使用提供良好条件。热浸镀锌工艺已有较长的发展历程,用于钢丝防护主要是随着现代悬索桥的建设而得到发展并逐步扩大其应用范围,美国是世纪上建造现代悬索桥最早的国家,在20世纪30年代就开始在悬索桥上使用主缆及吊索系统用镀锌钢丝,比如世界闻名的金门大桥,而一些没有使用镀锌钢丝的桥梁多因应力腐蚀或腐蚀疲劳而不得不后期进行换索加固。热浸镀锌即是把钢铁浸入温度达440~465℃或者更高温度的熔化锌中进行处理的过程,铁基体与熔锌反应,形成铁-锌合金层覆盖在整个工件表面,镀锌表面有一定的韧性,可耐很大的摩擦及冲击,同时与基体有着良好的结合,钢丝热浸镀锌的基本工艺流程为:除油→水洗→酸洗→水冲洗→熔剂处理→烘干→热镀锌→后处理→收线→成品。热浸镀锌的镀层厚度通常在50~250μm,对于钢丝要求其锌层重量控制在300g/m2以上,同时对附着力按有关要求进行严格的检查控制,镀锌质量保证主要的控制因素包括表面基材处理效果、助熔方式、镀锌时间、引出方式、引出后的处理(锌层均匀性及表面效果)等。5环氧树脂涂层处理5. 1基本材料特点及应用条件环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚基丙烷在碱作用下缩聚而成的高聚物,含有极性高而不易水解的脂肪基和醚键,涂膜的耐化学性好,其结构是刚性的苯环和柔性的烃链交替排列,物理机械性能良好,同时其固化时体积收缩率低,可避免由于内应力的产生影响附着力,由于环氧树脂属热固性树脂,其固化后形成的三维交联的主体结构会导致其很少有分子键滑动,因而使用中需增加其韧性指标,通常可采用胺类固化剂,有机多元胺在常温条件下能与环氧树脂交联固化,所形成的涂膜具有良好的附着力及硬度指标,同时具有耐脂肪烃溶剂性、耐稀酸(碱)性和耐盐水性,防腐性能十分理想。当需要防护处理的金属结构等处于较为特殊的使用环境条件(如埋于地下土层当中等),根据其腐蚀特点及对防腐材料的性能特点要求,可针对配方作进一步改进以满足相关的使用要求。由于煤焦沥青含有环烃结构,如酚或塞酚之类具有很好的抗腐蚀细菌功能,同时具有很好的水下不渗透性,因此,在环氧树脂防腐体系里加入煤焦沥青可使其具有一般环氧树脂所不具有的特性,可以有效提高涂层在土壤中的抗水渗透性及抗细菌腐蚀性能等,其涂料配方由环氧树脂、溶剂、固化剂、填料等组成。根据实际使用环境条件的不同,钢铁等金属材料的腐蚀过程及腐蚀类型较为复杂多样,主要为化学腐蚀及电化学腐蚀等,为保证其使用耐久性及结构安全,必须进行防腐处理,对涂膜的基本质量要求包括涂膜厚度的合理选择、附着力、耐皂化性能、化学耐久性、耐冲击性等。采用环氧树脂涂层防护处理对工艺设备的要求很高,其应用于桥梁等工程的防护处理在美国、日本等国家发展起步较早,国内近年来也发展很快,由于需进行专业化生产的特点,已有部分生产厂家引进了必要的技术和设备,通过消化吸收具备了相应的生产能力。目前在桥梁等工程上应用最多的是环氧喷涂钢绞线(简称SC钢绞线),由于工艺处理复杂,技术要求高,因而其造价相对较高,但由于其优良的防腐性能条件和技术优势使之具备广阔的发展应用前景,主要应用于斜拉索、吊索、桥梁体外索加固、岩(土)体加固及一些地下工程等对防腐性能要求很高的工程,也可用于常规工程,用于桥梁等工程后防腐年限大幅度提高,结构安全更有保障,同时可以有效避免或减少后期损失,如斜拉桥曾较多地发生断索等工程事故需要进行更换处理,其换索施工不仅对正常交通造成很大影响,而且所需费用十分昂贵,各种损失巨大。5. 2SC钢绞线主要技术特点随着高强度预应力钢绞线在包括桥梁等许多工程中日趋广泛的应用,特别是根据各类索结构的构造形式、应用环境特征、腐蚀特点,同时考虑在保证工程整体寿命及结构安全方面的重要作用,对其防腐效果及耐久性提出了越来越高的要求,防腐处理技术的相应发展是其关键,为从根本上有效解决钢绞线的防腐耐久性问题,环氧树脂涂层预应力钢绞线(英文名称Sur-passCoa.t Strand,故简称SC钢绞线)技术得到了很快的发展及应用,从涂装操作特点考虑属粉末涂装法,常用的粉末涂装主要有流动浸渍法和静电喷涂法, SC钢绞线系采用高压静电喷涂法将环氧树脂粉末喷射于钢绞线各根钢丝上,然后加热熔融、固化、冷却,从而在组成钢绞线的各根钢丝外表面形成一层致密的环氧涂膜,为实现这一目标,喷涂前需将钢绞线各根钢丝暂时打散,喷涂后再将其复扭成型。以前对钢绞线的防腐处理通常采用镀锌钢绞线、外表面整体进行树脂填充及涂装环氧层、普通钢绞线外侧设热挤PE防护层等处理方法,而SC钢绞线则是对组成钢绞线的各根钢丝外表面都进行环氧涂膜处理,要求环氧涂膜层有良好的致密性及厚度均匀,因此称之为全涂装钢绞线。SC钢绞线系与其它防腐处理类型的钢绞线的主要区别是由于所用的防腐材料与工艺上的不同,从而造成其防腐效果及钢绞线机械性能方面的较大差异,一般钢丝或钢绞线经镀锌处理后,由于镀锌过程对钢丝表面不可避免地产生一定损伤,因而机械性能均有所下降,体现在设计中的影响主要是强度指标需要降低,另外,镀锌钢绞线表面锌层被刮伤后,刮伤处会产生阴极电化学反应,从而加快腐蚀的发生,其它防腐处理方式也存在一定的薄弱之处,包括防腐效果、物理特性变化、锚具要求、与混凝土的附着效果、对施工操作的影响等方面, SC钢绞线主要技术特点如下:5.2.1对构成钢绞线的各根钢丝都进行了充分的表面材质调整,各根钢丝一边旋转一边进行涂装处理,与其它涂装法比较,其膜层厚度较薄(平均120 ~180μm)且均匀,同时致密性好,耐磨性强,可靠性高,具有良好的耐离子渗透、耐化学品、耐电压、耐紫外线辐射、耐疲劳性能等基本特点,综合防腐效果十分理想,应用前景广阔。5.2.2与涂装前的普通钢绞线相比, SC钢绞线的强度及柔软性没有降低,同时,由于涂装处理时的温度不高,不会出现镀锌处理造成的强度损失较大的特点,其强度指标与不涂装钢绞线基本没有区别,松弛率也可保证,十分有利于设计施工控制。5.2.3普通钢绞线即使出厂不久,局部仍易产生锈蚀或浮锈,而在存放时间较长、保护措施不利条件下或由于施工养护等方面的原因,极易发生较为严重的腐蚀现象,甚至导致报废,而SC钢绞线在制造时需在打散情况下对各钢丝进行表面防腐处理,成型后不会出现防腐蚀薄弱部位,不会发生锈蚀现象,合理的操作可充分保证其涂膜质量。涂装处理后的SC钢绞线较原基材外径变化很小,目前所用的常规锚具、夹片仍可适用,无需另行采用专用锚具,有利于方便施工、合理控制投资。由于膜层厚度相对较薄, SC钢绞线的涂装材料用量较少,有条件作到价格更为合理,现场施工通常不会另行增加费用,目前主要在于出厂价格相对较高,其主要原因在于对设备、技术及操作工艺要求很高等方面因素,同时国内能够生产的厂家也有限,随着普及率的不断提高及各方面条件的不断改善,其价格也会相应降低。6结论(1)索结构由于其优异的材料性能特点,在桥梁等多种工程中得到广泛应用,同时,随着设计施工技术及材料工艺不断发展,其应用范围日益扩大,在工程建设中发挥着极为重要的作用,特别在大型工程建设中具有难以替代的作用。(2)为保证制造质量及精度要求,降低现场工作量及难度,进行工厂化生产制造是主要应用发展方向,应根据工程特点进行合理选择,包括合理的锚固连接构造。(3)根据材料自身及使用环境特点,为保证工程长期安全使用,避免或减少各种损失,对索结构的防腐必须高度重视,采取相应工程处理措施。(4)对索结构的防腐应采取综合工程措施,随着技术进步及认识程度的不断提高,在此方面已取得很大发展。除对索体材料自身进行必要的镀锌、环氧喷涂等措施外,对成型后的索体结构进行热挤PE及其它防护处理措施,可取得良好防腐效果。参考文献:[1]中华人民共和国交通部.公路悬索桥设计规范(报批稿)[S].[2]JTJ 027—96,公路斜拉桥设计规范(试行)[S].[3]GB/T 21073—2007,环氧涂层七丝预应力钢绞线[S].[4]唐清华,郑史雄.斜拉桥与悬索桥的防腐[ J].四川建筑, 2005(1): 125-126.

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