澳大利亚悉尼港大桥(Sydney Harbour Bridge)1932年建成通车，至今已运营80余年。该桥全长1 149 m，主桥为中承式钢桁架拱桥，主拱跨503 m，拱顶距离水面134 m，桥下通航净高49 m。桥面宽49 m，中间铺设双轨铁路，两侧各布置4条车道和1条人行道，其中人行道宽3 m。悉尼港大桥不仅是一个文化符号，也是城市交通基础设施的重要组成部分，每天桥上通行200多列火车、16万辆汽车以及2 000多辆自行车。

       该桥钢构件的原始涂装材料为铅基油漆，历经岁月沧桑，目前油漆斑驳、剥落严重，不能为钢构件提供有效的防锈蚀保护，需要改用符合现代标准、耐久性更强、更环保的油漆重新涂装。如果采用传统涂装方法，涂刷油漆前需对钢构件表面进行处理，先铲除浮锈等松脱物质，然后喷砂清理表面至上漆标准。传统涂装方法工序繁复耗时，操作不慎人员容易受伤。另外，受到空间限制，人员和设备的进出也是一个难题。

       纳秒脉冲激光去除金属基底油漆是近年来常用的技术。但是纳秒脉冲激光会使构件表面发热，有时温度较高，在金属构件表面会产生烧蚀破坏效应，高温也有灼伤工作人员的危险。另外，纳秒脉冲激光会导致老龄钢构件上疲劳裂缝扩展，相邻构件有可能会遭到破坏。

       为了有效解决钢构件油漆清理问题，提出了一种超短脉冲激光除油漆技术。该技术主要是利用比纳秒脉冲激光短100多万倍的飞秒冷脉冲激光，快速清除钢构件表面的厚油漆层。飞秒脉冲范围内的冷激光不会融化构件表面，油漆被小块削落，对金属以及石质表面的损伤非常小。此外，还可以利用激光对金属表面进行纹理化处理，以增加金属表面涂层的附着力。

       悉尼港大桥钢桁拱拱圈的空心杆件之间空间非常狭小，杆件的钢材级别和尺寸差异也很大。拱圈上每隔6 m设有1个进出孔，但是开孔高度仅30 cm，工人无法顺利穿过，因此，喷砂除锈难度非常大，且喷砂除锈后，掉落的碎片和砂粒也不易清理。自从桥梁建成之后，拱圈内部的杆件还没有重新涂装过，采用激光清理、涂装是一个比较好的选择。钢桥的腐蚀和疲劳是控制其使用寿命的两大主要因素，因此，需要采取特别的措施，保证激光除锈和除油漆不会对桥梁的使用寿命产生影响。

      考虑到桥梁体量大，进入空间狭小的结构内部又非常困难，激光设备体积必须严格控制，确保能够在结构内部移动作业。在激光清理程序设计阶段，需要考虑如何能达到最佳激光辐射条件、如何实现最佳清洁效率、如何能够避免在钢构件中引起残余应力以及如何把对钢构件的破坏减到最小等问题。清理程序的可行性通过检验之后，设计了特别的附属构件，可以将激光设备搭载在Waumbot机器人上，该机器人已经在悉尼港大桥上应用过多次。清理拱圈外表面相对比较简单，可以使用手持激光设备。

      根据所用激光器数量的不同，这套桥梁结构内部清理和钢构件重新涂装设备还需要约5年时间进行完善。若使用功率为1 kW的激光器，目前估计需求量为10个。按每个激光器一天工作24 h，一个星期工作7 d计算，完成全桥的清理涂装需要3～5年时间。

（该文章转自：世界桥梁杂志）