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【摘 要】 随着我国经济的飞速发展，公路运量大幅提高，车辆载重和行车密度不断增加，作为公路交通的咽喉，桥梁使用功能的好坏直接影响公路交通的畅通，其正常营运是确保交通安全的关键。然而桥梁结构由于设计过程中的历史局限或是施工过程中的初始缺陷、各种意想不到的自然灾害、自然老化，造成现有桥梁中的相当一部分已经满足不了正常营运的要求。本文结合体外预应力加固和粘钢加固的优点，介绍一种新的加固普通钢筋混凝土桥梁的方法——预应力粘钢加固法。
【关键词】 桥梁加固；预应力粘钢；承载力
引言：
在经济不断的发展中，无论是公路桥梁还是铁路桥梁，普遍呈现出“高速重载”的趋势。“高速”对桥梁的刚度提出了更高的要求，“重载”使众多桥梁强度（承载力）不足；既有桥梁老化、破损和原设计标准低等问题凸显。对既有桥梁进行加固，提高其通行能力，延长其使用寿命已成为广为关注的工程技术问题。目前，混凝土桥梁的加固方法主要有增大截面配筋加固法，粘钢加固法、FRP复合材料加固法、体外预应力加固法、改变结构传力途径加固法等。各种加固方法的思路和效果不尽相同。
一、公路桥梁预应力粘钢施工技术的应用范围
1.應用到受弯构件中
因为碳纤维的强度比较高，加上施工操作流程简单，所以施工人员经常选择碳纤维片材作为混凝土受弯构件的加固方法。一般受弯构件在加固前其内部结构里面就存在着初始内力，而混凝土本身便含有压应变以及拉应变，所以一旦受到压力影响区域的混凝土自身的压应变升到一个最高极限值时，就会使受弯构件的承载力升到极限。
2.应用到工程的加固施工中
道路桥梁施工过程中一定要采取必要的加固措施，也就是要对构件采取补强措施，并且要尽量的改善桥梁的结构性能，从而恢复或者将现有桥梁的承载能力提高，使得桥梁的寿命得到延长，并能满足现代交通运输的需要。而对桥梁构件还需要采取一定的卸载措施，目的是为了把桥梁加固施工时混凝土所具有的初始应变减小。这个时候可以提前对桥梁构件增加一定的预应力，并使得受压区能够产生一定的拉应力，当受拉区形成一定的压应力就会使得构件的拉应变以及压应变减小，即便这个时候构件的承载力达到极限还会促使其应变增加，并能起到加固钢筋应力的作用，这样加固钢筋所起的作用便能得到充分发挥。
二、桥梁预应力粘钢加固设计
由于桥梁梁高较低，没有在箱内布置体外预应力筋条件，桥梁加固采用在箱梁底进行预应力粘钢的方式，在桥跨两侧各设一条锚固板，钢板为通长布置，每隔5m设置一横向压条。
三、预应力粘钢的工艺流程
箱梁裂缝修补→箱梁底粘钢位置基层打磨处理→锚固化学锚栓定位、安装→钢板预贴安装→钢板整体张拉→钢板灌胶粘贴→表面防锈、防腐处理。
四、施工方法简介
箱梁底粘钢加固采用注胶粘钢方式，采用封边胶对钢板四周进行封边，并梅花桩间距300mm埋设注胶嘴，采用压力注胶，对钢板进行注胶粘贴，确保注胶饱满度，有效粘贴面积>95%。钢板锚栓采用化学锚栓，锚栓规格为M10。为尽量减小对交通的影响，采用可移动操作平台施工，逐车道封闭，逐段钢板安装，直到整跨钢板安装完毕。焊接安装两端预应力施加设施。对整条钢板采用扭力扳手进行张拉，达到设计要求的力值。钢板表面喷涂防腐漆，底漆为环氧富锌漆，面漆为聚氨酯漆，厚度符合设计要求。钢板施加预应力是本工程的重点和难点，下面着重介绍预应力的施加方法。
桥梁体加固设计要求，对粘钢钢板预加拉力值为5kN，据此进行计算选择扭力扳手规格型号。
1.扭力扳手的形式选择
考虑到拉伸螺栓所在的位置和空间及操作的方便性，经过比较决定选用操作方便、头部占用空间很小的棘轮式扭力扳手。
2.扭力扳手扭力值的确定
根据钢板预拉力值F来计算确定扭力扳手的扭矩范围。所粘钢板的宽度为150mm，厚度为8mm，钢板设计预拉力值为5kN，则拉伸螺栓承受的拉力值也同样为5kN。拉伸螺栓型号为M16，取扭力系数为0.3，则选择的扭力扳手扭力值为：
T=P×K×d
=5000×0.3×0.016=24N·m
3.扭力扳手的确定
按照以上计算、现场使用位置，选择棘轮式扭力扳手，其扭矩范围为20～100N·m，能够满足本预应力粘钢加固的施工需要。
4.预应力施加
按照24N·m扭力值，在扭力扳手上设定该数据，确保当扭力达到24N·m后自动停止加力。在预加力装置上采用扭力扳手扭动螺母对钢板进行张拉，当听到“咔嚓”一声响后，说明扭力已经达到24N·m，即钢板的预加拉力也达到了5kN，此时停止扭力扳手的加力操作。张拉达到要求后，专业焊工对钢件N5和N8（长向粘贴预应力钢板）进行焊接，保持预应力。最后为保证桥下净空要求，割除加力装置N10。
五、预应力粘钢的技术要点
1.确定混凝土和钢板上的钻孔位置应考虑钢板张拉后的伸长量，孔径应与锚栓配合准确；打孔前可在混凝土表面涂一层结构胶以提高孔径的精度，打孔后应将孔内浮灰清除干净。配制结构胶时，要按同一方向缓慢搅拌，以免带入空气形成气泡。胶体厚度应均匀，厚度为3～5mm。灌注结构胶时，应从两边同时向中心递进。
2.为了防止钢板边缘产生应力集中，钢板的切割应采用精加工技术或对钢板边缘进行打磨。
3.锚栓孔打设前要用钢筋检测仪对混凝土梁底进行桥梁钢筋特别是预应力筋进行检测定位，防止损坏原桥钢筋。
4.钢板的张拉及锚固系统是该技术推广的关键，也是工程加固成败的关键，特别是预应力施加完成后预应力钢板应与锚定板焊接牢固，保证仰焊质量。
六、桥梁加固后应力改善效果对比
为实时掌握桥梁安全状态，在施工过程中对桥梁进行了位移及应变等各项监测成果。梁体应变监测点布置。
由：σ=Ε·ε=3.25×10×4×46=1.5MPa，可知梁底混凝土压应力提高约1.5MPa，这样大大提高了桥梁抗开裂能力改善桥梁耐久性。另外，通过主动加固措施，提高了桥梁的极限承载力。
七、控制好桥梁预应力粘钢施工后的质量
1.预应力施工时采用的原材料要整理好检查试验的报告，并且要做好工程施工记录，此外对于工程施工过程中的一些隐蔽验收手续以及质量评定标准也要做好记录并保存好；
2.一般张拉施工完成以后的第二天才能开展封锚工作，对于一些比较长的预应力筋要选择合适的手持砂轮切割机进行切割，且要沿着封锚线进行切割。通常预应力筋切割以后要将剩余长度控制在30毫米以上；施工人员要采取措施清理干净锚具以及锚孔，需注意的是封锚一定要按照施工规范规定的进行设计，另外锚具以及预应力钢丝头必须采取一定的封锚材料将封锚堵密实，不允许出现空隙或者有外露现象出现。
八、结束语
1）用机械式钢板张拉体系产生预应力进行粘钢加固梁体是可行的。
2）预应力粘钢加固较普通粘钢加固效果更显著，能有效地提高构件在正常使用阶段的承载能力和刚度，大大地改善构件的抗裂性能。
3）为更好发挥钢板抗拉作用，提高桥梁承载能力，加固时应尽量卸除荷载。
4）将加固钢板分成若干短段，锚定钢板交错设置，并分别施加预应力，可减小施加预应力时桥梁梁体内的应力集中。
参考文献：
[1]王肇文.粘钢工艺在桥梁加固工程中的应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报.2003（03）
[2]刘艳红.预应力在道路桥梁施工中出现的问题及改进措施[J].黑龙江交通科技，2011（2）.
[3]陆廷超.预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用[J].科技创新与应用，2012（1）.
[4]张增辉.预应力施工中存在的问题及解决措施[J].市政技术，2011（S1）.
【关键词】 桥梁加固；预应力粘钢；承载力
引言：
在经济不断的发展中，无论是公路桥梁还是铁路桥梁，普遍呈现出“高速重载”的趋势。“高速”对桥梁的刚度提出了更高的要求，“重载”使众多桥梁强度（承载力）不足；既有桥梁老化、破损和原设计标准低等问题凸显。对既有桥梁进行加固，提高其通行能力，延长其使用寿命已成为广为关注的工程技术问题。目前，混凝土桥梁的加固方法主要有增大截面配筋加固法，粘钢加固法、FRP复合材料加固法、体外预应力加固法、改变结构传力途径加固法等。各种加固方法的思路和效果不尽相同。
一、公路桥梁预应力粘钢施工技术的应用范围
1.應用到受弯构件中
因为碳纤维的强度比较高，加上施工操作流程简单，所以施工人员经常选择碳纤维片材作为混凝土受弯构件的加固方法。一般受弯构件在加固前其内部结构里面就存在着初始内力，而混凝土本身便含有压应变以及拉应变，所以一旦受到压力影响区域的混凝土自身的压应变升到一个最高极限值时，就会使受弯构件的承载力升到极限。
2.应用到工程的加固施工中
道路桥梁施工过程中一定要采取必要的加固措施，也就是要对构件采取补强措施，并且要尽量的改善桥梁的结构性能，从而恢复或者将现有桥梁的承载能力提高，使得桥梁的寿命得到延长，并能满足现代交通运输的需要。而对桥梁构件还需要采取一定的卸载措施，目的是为了把桥梁加固施工时混凝土所具有的初始应变减小。这个时候可以提前对桥梁构件增加一定的预应力，并使得受压区能够产生一定的拉应力，当受拉区形成一定的压应力就会使得构件的拉应变以及压应变减小，即便这个时候构件的承载力达到极限还会促使其应变增加，并能起到加固钢筋应力的作用，这样加固钢筋所起的作用便能得到充分发挥。
二、桥梁预应力粘钢加固设计
由于桥梁梁高较低，没有在箱内布置体外预应力筋条件，桥梁加固采用在箱梁底进行预应力粘钢的方式，在桥跨两侧各设一条锚固板，钢板为通长布置，每隔5m设置一横向压条。
三、预应力粘钢的工艺流程
箱梁裂缝修补→箱梁底粘钢位置基层打磨处理→锚固化学锚栓定位、安装→钢板预贴安装→钢板整体张拉→钢板灌胶粘贴→表面防锈、防腐处理。
四、施工方法简介
箱梁底粘钢加固采用注胶粘钢方式，采用封边胶对钢板四周进行封边，并梅花桩间距300mm埋设注胶嘴，采用压力注胶，对钢板进行注胶粘贴，确保注胶饱满度，有效粘贴面积>95%。钢板锚栓采用化学锚栓，锚栓规格为M10。为尽量减小对交通的影响，采用可移动操作平台施工，逐车道封闭，逐段钢板安装，直到整跨钢板安装完毕。焊接安装两端预应力施加设施。对整条钢板采用扭力扳手进行张拉，达到设计要求的力值。钢板表面喷涂防腐漆，底漆为环氧富锌漆，面漆为聚氨酯漆，厚度符合设计要求。钢板施加预应力是本工程的重点和难点，下面着重介绍预应力的施加方法。
桥梁体加固设计要求，对粘钢钢板预加拉力值为5kN，据此进行计算选择扭力扳手规格型号。
1.扭力扳手的形式选择
考虑到拉伸螺栓所在的位置和空间及操作的方便性，经过比较决定选用操作方便、头部占用空间很小的棘轮式扭力扳手。
2.扭力扳手扭力值的确定
根据钢板预拉力值F来计算确定扭力扳手的扭矩范围。所粘钢板的宽度为150mm，厚度为8mm，钢板设计预拉力值为5kN，则拉伸螺栓承受的拉力值也同样为5kN。拉伸螺栓型号为M16，取扭力系数为0.3，则选择的扭力扳手扭力值为：
T=P×K×d
=5000×0.3×0.016=24N·m
3.扭力扳手的确定
按照以上计算、现场使用位置，选择棘轮式扭力扳手，其扭矩范围为20～100N·m，能够满足本预应力粘钢加固的施工需要。
4.预应力施加
按照24N·m扭力值，在扭力扳手上设定该数据，确保当扭力达到24N·m后自动停止加力。在预加力装置上采用扭力扳手扭动螺母对钢板进行张拉，当听到“咔嚓”一声响后，说明扭力已经达到24N·m，即钢板的预加拉力也达到了5kN，此时停止扭力扳手的加力操作。张拉达到要求后，专业焊工对钢件N5和N8（长向粘贴预应力钢板）进行焊接，保持预应力。最后为保证桥下净空要求，割除加力装置N10。
五、预应力粘钢的技术要点
1.确定混凝土和钢板上的钻孔位置应考虑钢板张拉后的伸长量，孔径应与锚栓配合准确；打孔前可在混凝土表面涂一层结构胶以提高孔径的精度，打孔后应将孔内浮灰清除干净。配制结构胶时，要按同一方向缓慢搅拌，以免带入空气形成气泡。胶体厚度应均匀，厚度为3～5mm。灌注结构胶时，应从两边同时向中心递进。
2.为了防止钢板边缘产生应力集中，钢板的切割应采用精加工技术或对钢板边缘进行打磨。
3.锚栓孔打设前要用钢筋检测仪对混凝土梁底进行桥梁钢筋特别是预应力筋进行检测定位，防止损坏原桥钢筋。
4.钢板的张拉及锚固系统是该技术推广的关键，也是工程加固成败的关键，特别是预应力施加完成后预应力钢板应与锚定板焊接牢固，保证仰焊质量。
六、桥梁加固后应力改善效果对比
为实时掌握桥梁安全状态，在施工过程中对桥梁进行了位移及应变等各项监测成果。梁体应变监测点布置。
由：σ=Ε·ε=3.25×10×4×46=1.5MPa，可知梁底混凝土压应力提高约1.5MPa，这样大大提高了桥梁抗开裂能力改善桥梁耐久性。另外，通过主动加固措施，提高了桥梁的极限承载力。
七、控制好桥梁预应力粘钢施工后的质量
1.预应力施工时采用的原材料要整理好检查试验的报告，并且要做好工程施工记录，此外对于工程施工过程中的一些隐蔽验收手续以及质量评定标准也要做好记录并保存好；
2.一般张拉施工完成以后的第二天才能开展封锚工作，对于一些比较长的预应力筋要选择合适的手持砂轮切割机进行切割，且要沿着封锚线进行切割。通常预应力筋切割以后要将剩余长度控制在30毫米以上；施工人员要采取措施清理干净锚具以及锚孔，需注意的是封锚一定要按照施工规范规定的进行设计，另外锚具以及预应力钢丝头必须采取一定的封锚材料将封锚堵密实，不允许出现空隙或者有外露现象出现。
八、结束语
1）用机械式钢板张拉体系产生预应力进行粘钢加固梁体是可行的。
2）预应力粘钢加固较普通粘钢加固效果更显著，能有效地提高构件在正常使用阶段的承载能力和刚度，大大地改善构件的抗裂性能。
3）为更好发挥钢板抗拉作用，提高桥梁承载能力，加固时应尽量卸除荷载。
4）将加固钢板分成若干短段，锚定钢板交错设置，并分别施加预应力，可减小施加预应力时桥梁梁体内的应力集中。
参考文献：
[1]王肇文.粘钢工艺在桥梁加固工程中的应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报.2003（03）
[2]刘艳红.预应力在道路桥梁施工中出现的问题及改进措施[J].黑龙江交通科技，2011（2）.
[3]陆廷超.预应力技术在公路桥梁工程施工中的应用[J].科技创新与应用，2012（1）.
[4]张增辉.预应力施工中存在的问题及解决措施[J].市政技术，2011（S1）.