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混凝土梁破坏形态不同，加固措施如何做？我们通过对外粘FRP加固混凝土梁受弯性能试验结果的观察发现，加固梁出现多种破坏模式，但是，无论发生何种破坏模式，加固梁具有两个重要特征：正截面受弯承载力提高和延性降低。

FRP加固混凝土梁的破坏模式主要与原构件配筋率、FRP加固量、粘贴底胶质量以及锚固措施有关，在试验中我们观察到的主要破坏模式有下列几类：

1、受压区混凝土压碎破坏Ⅰ

这类破坏的特点是受拉钢筋先屈服，此后拉应力主要由FRP承受，当 FRP拉应变较高或接近极限拉应变时，受压区混凝土随后压碎。这类破坏发生时，混凝土、钢筋和FRP均得到充分发挥。

尽管加固梁与未加固梁相比，截面破坏时延性会降低，但梁的弯曲裂缝仍可以给予人们破坏征兆，此类破坏模式为加固设计的期望破坏模式。

2、受压区混凝土压碎破坏Ⅱ

这类破坏的特点是受压区混凝土压坏时受拉钢筋没有屈服，破坏时显脆性。破坏主要与未加固前梁的配筋率、FRP加固量有关。当受压区混凝土破坏时，受拉钢筋没有屈服，FRP拉应变较小，其高强性能远远未得到发挥，加固效率和经济效益较低。

3、FRP拉断破坏

如果FRP端部锚固可靠，当未加固前梁的配筋率较低，FRP材料的加固量不足时，发生FRP拉断破坏。破坏的主要特点是受拉钢筋屈服后FRP突然拉断。

在FRP拉断破坏前，裂缝条数较少，裂缝间距较大，跨中弯曲主裂缝开展较宽，钢筋已达到屈服，荷载继续增加，FRP拉应变增加较快，当FRP拉应变超过自身的极限拉应变时，在跨中附近FRP拉断破坏。由于FRP是弹性材料，FRP拉断破坏较为突然，属于脆性破坏类型。

4、端部剥离破坏

这类破坏主要由于FRP端部区域界面的剪应力和正应力存在明显的应力集中，当界面应力超过相对薄弱层的强度时，发生端部剥离破坏，一般情况下，由于胶层强度高于混凝土强度，剥离往往发生在混凝土表层，破坏后FRP 表面会黏附一层混凝土颗粒。发生这类破坏时，加固梁的承载力提高程度较小。

5、中部裂缝引起的剥离

这类破坏发生在远离FRP端部的弯曲裂缝或弯剪混合裂缝处，并向一侧端部发展。一般情况下，由于胶层强度高于混凝土强度，剥离往往发生在混凝土表层，破坏后FRP表面会黏附一层混凝土颗粒。

这种破坏主要由于弯曲主裂缝处的混凝土拉应力释放，导致FRP与混凝土之间的界面应力集中，而当界面应力达到一个临界值时，裂缝处发生剥离，随看裂缝宽度的增加，剥离向一侧近端部扩展。

6、胶层破坏

当结构胶黏剂质量较差时，端部剥离和中部弯曲剥离将发生在胶层界面，破坏时加固梁的承载力和延性非常低，这是FRP加固中不允许出现的破坏。目前规范中设计公式主要针对破坏模式，即受拉钢筋屈服后，FRP应变基本达到设计值，然后混凝土压碎，尽管这类破坏的延性与未加固梁相比降低很多，但是，在发生破坏前弯曲裂缝较宽，可以给出破坏的征兆。

对于第二类破坏模式，受压区混凝土压碎前受拉钢筋未屈服，使得FRP的高强特性远远没有发挥，加固效率较低，所以设计时应尽可能合理配置 FRP，避免这类破坏的发生。

对于第四、第五和第六类破坏形态，通过构造措施和对结构胶物理力学质量的检测加以防止。

柱抗震加固在中国建筑中，有“横梁直柱”的说法，柱是建筑物中垂直的主结构件，承托在它上方物件的重量。鉴于柱的重要性，在中一旦受到侵害，其对整体结构的影响将不堪设想。

对房屋结构的作用力

1.地基基础影响的破坏。房屋建筑物所在的地基土质、下卧岩层的结构与深度、基础的类型和深度以及地表地形特征，都对房屋建筑物的破坏有影响。当加速度较小时或地质坚实时，地表层或下垫层可能会先达到屈服点，岩石、土层将产生塑性变形，导致地基承载力下降甚至地基失效造成的破坏和强烈引起的振动导致基底土质液化引起房屋建筑物的下沉、倾斜和滑坡造成的破坏，在历次灾害中并不少见。 　　

2.竖向力导致的破坏。纵波使房屋建筑物产生上下颠簸，若房屋建筑物的竖向稳定性不是太好，而力较大时，会使底层柱子和墙体瞬间增加很大的动荷载，叠加上部的自重，当超出底层柱子和墙体的承载能力，底层墙柱会垮掉从而导致破坏。

3.横向力导致的破坏。横波是房屋建筑物损坏水平摇摆，破坏力很大。它相当于给房屋建筑物施加水平方向来回反复的作用力，大小和引起的变形超出底部墙体和柱子的极限时，就会使整幢房屋建筑物倾斜或倾倒从而导致破坏。 　

4.旋转力导致的破坏。各种原因引起的旋转力，导致房屋建筑物围绕水平轴或竖向轴扭转，这种扭转力对房屋建筑物的影响很大，因为房屋建筑物一般抗扭能力较差，很容易扭坏。 

竖向力、横向力和旋转力在离震中较近的范围内，往往会交织作用，给房屋建筑物以毁灭性的破坏。

对柱呈现怎样的破坏形式?

1.角柱破坏

当房屋发生扭转时，角柱受剪大。同时又因双向受弯，所以震害比内柱重。

2.短柱破坏

短柱刚度大，分配到的剪力也大，常发生剪切破坏。

3.柱端弯剪破坏

因柱端弯矩、剪力、轴力都较大。

4.柱身剪力破坏

由剪力、扭矩复合作用引起。

5. 梁柱节点破坏

因箍筋不足，在剪压作用下节点区破坏。

“强柱弱梁”概念

建筑抗震设计规范》要求强柱弱梁，更强的节点。意思就是，建筑物的柱子要比梁做的坚固，梁柱节点要更坚固。

这是为什么？

在强烈作用下，梁柱节点往往是多层框架破坏的主要部位。中节点的破坏多为柱端混凝土被压碎、剥落，钢筋压屈外鼓，破坏首先发生在柱子上。这对整个框架很不利，因为某层某一柱端发生破坏，其他柱端也容易发生破坏，从而使建筑物倒塌。

反之，如果破坏发生在梁端，要待所有的梁或绝大部分的梁出现破坏时，整个建筑物才会倒塌。所以，在设计上有意加强柱子的抗震能力，在作用下形成“梁铰型”破坏机制。

但在汶川中，框架柱的破坏明显重于梁，柱端与节点的破坏较为突出，即所谓的“强梁弱柱”结构很普遍。

哪一种加固方法适合柱抗震加固？

柱抗震加固方法很多种，碳纤维布是近年来被使用多的加固新材料之一，其对钢筋混凝土受弯、轴心受压、大偏心受压及受拉构件的加固十分有效。当对柱粘贴碳纤维布抗震加固时，应当满足以下几点：

当柱轴心受压的正截面承载力不足时，可采用环向围束法对齐进行加固，即就是沿柱全长进行无间隔地环向连续粘贴碳纤维布来对其进行加固；

当柱斜截面受剪承载力不足时，可将碳纤维布粘贴成环型箍，且纤维方向与柱的纵轴线垂直；当加固大偏心受压的钢筋混凝土柱时，应将碳纤维布粘贴于构件受拉区边缘混凝土表面，且纤维方向应与柱的纵轴线方向一致。

当对延性不足的柱进行抗震加固时，可采用环向粘贴碳纤维布构成的环向围束作为附加箍筋。环向围束的碳纤维布层数，对圆形截面不应少于2层，对正方形和矩形截面柱不应少于3层；环向围束上下层之间的搭接宽度不应小于50mm，环向截断点的延伸长度不应小于200mm，且各条带搭接位置应相互错开。

碳纤维布抗震加固柱子效果佳，但应选择优良的碳布碳胶材料，注意粘贴的方式方法，否则就达不到真正意义上的抗震加固。

详解旧桥维修、养护、加固、改造技术在桥梁使用期间内，任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配筋偏小，钢筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。

由于桥梁是建在大地上的特殊产品，不仅受自然环境的影响（如大气腐蚀、温度、湿度变化等），而且还受到使用环境的影响，难以避免产生损坏现象。这使得桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。

1、桥梁加固的必要性

（1）在桥梁使用期间内，任何桥梁都会成为旧桥。

早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能、病害认识有限，往往存在配筋偏小，钢筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。

（2）从经济上分析，桥梁加固可以节省大量投资，收到良好的社会经济效益。

采用适当的加固技术和拓宽措施，可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用；而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成，早期设计施工的高速公路的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害；同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运输的需求。

（3）桥梁的改造和加固，不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。

2、加固改造工程必须满足的基本条件

（1）桥梁经加固改造后，其结构性能、承载能力与耐久性等都能满足使用上的要求。

（2）具有较明显的经济效益。对于桥梁结构物的加固改造可以采用两种不同的方式：

一种是废弃原有结构物进行重建，这就相当于建造一座符合新的使用要求的新桥，但还要包括拆除原桥的工程内容；

另一种是充分利用原桥，进行补强加固，若需加宽则再行拓宽，这就是通常所说的桥梁技术改造。一般认为技术改造比重建能节省50%～60%以上时，经济效益已相当可观，此时以采用加固改造方案为宜，否则可采取重建新桥的方案。

3、桥面铺装层加固

桥面铺装层开裂或剥离等病害，对于钢筋混凝土梁板桥容易使钢筋锈蚀，减弱桥梁的横向整体性；

对于石拱桥，由于桥面雨水下渗，加大了拱上填料的含水量，使拱圈出现渗水现象等；同时由于桥面铺装层的破损，引起桥面平整度差，车辆通行时，使桥梁产生震动，对桥梁产生不利影响，同时又加重了桥面铺装层的病害。采用不同的加固方法，对于使用年限长、破损严重的采用拆除、修复的加固方案。而对于病害较轻，使用年限短，且混凝土强度仍符合设计要求的则先处害，在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。

4、桥梁的下部结构加固

桥梁下部结构主要是桥墩、桥台以及基础等。桥梁的下部加固主要分为墩台加固和基础加固。

在桥梁的墩台受到严重损害的情况下，会影响到桥梁的车辆通行安全，一般会进行彻底的维修。在彻底和维修之前可以采取临时加固的办法。一般会在墩台旁增加设立排架，来共同承受墩台载重压力。桥梁的墩台如果已经发生损坏，则需要安装钢轨骨架。但我们在桥梁加固过程中，遇到墩台损坏的情况是比较少的。

桥梁的基础加固方式主要有以下几种情况：，出现基底承受能力不足时，可以采用扩大基础或压注浆料的方法加固土层。第二，浅基墩台由于河床受到冲刷，可以采用桥底铺底和隔水墙的防护措施，同时还可以用加深基础的方法来进行加固。对于墩台基础可用分段开挖的方法加深基础，施工时采取临时措施保护原有的墩台，不使原有墩台受力加重。第三，也可以在墩台周围布置钻孔桩，在桩顶上修筑钢筋混凝土，然后与原墩台连成整体，形成共同受力，以加固基础。

5、旧桥基础加固

桥梁基础特别是天然地基上的浅基础，由于埋置深度较浅，易受河水冲刷而冲空。受河水改道冲刷桥梁引道，导致桥台基础冲空，引道被毁。

桥梁地基局部软弱，致使桥台发生不均匀沉降，引起桥台开裂等。针对以上病害，我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌，上游河床设置丁坝，打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。

对于跨径较小的桥梁，由于河水改道，洪水直接冲刷桥台基础，导致基础冲空甚至掉脚，可采取在桥跨范围内满铺15号片石混凝土的方法进行加固，铺砌厚度为30cm，铺砌两端设置截水墙，截水墙的深度为1m，宽度为0.6m。

对于桥梁上游河床变迁、水流改道，洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道，导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁，采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物，将河水导入主河道。

6、加固方案与加固效果评价方式

主要应该包括桥梁所处的地形条件和地质条件、水文情况和自然状况等。还要对桥梁的现状和使用过程进行的分析和研究。

另外，施工的现实条件、交通状况以及预期的维修和加固效果等都要做一个的规划和考虑。现有的人力资源和技术水平也应该是一个需要注意的条件。桥梁的维修和加固方案是综合考虑的前提下对其进行优化组合的产物，应该体现出加固的效果，还要体现出适当的经济效益和社会效益。

桥梁加固后，上部结构通常用静载或动载试验，与加固设计的计算结果进行对比，来对桥梁的加固效果进行分析和评价。对于桥梁的下部结构，通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。

7、旧桥养护管理

加强道路旧桥的管理，并进行维修和加固，使其处于正常的工作状态，充分发挥旧桥的作用。加强旧桥养护管理可从以下几方面开展。

（1）对于经常过大件的路段，桥梁进行重点检查和管理，收集原始档案材料，掌握其动态；

（2）重视加固工程中原始资料的收集和整理工作，为今后的加固工程积累经验；

（3）在施工中注意抓重点、制约工程；

（4）充分调动基层单位的积极性，正确处理责、权、利的关系。应充分重视旧桥的管理工作，加大资金投入，使其保持良好的工作状态，确保道路运输的安全。

从目前我国基本建设投资来看，由于资金短缺，不可能对技术状况差的桥梁进行拆除重建，因为这样做不仅要耗费大量投资，而且工期也较长，因此都按照充分利用和革新的原则，对旧桥采取适当的加固改造措施，以满足桥梁营运和延长其使用年限的需要。