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摘要：介绍了钢管混凝土结构的基本原理和优点，由于钢管的锈蚀或建筑物受风灾、火灾、地震作用后导致结构不再满足原设计的需求，利用高强度的碳纤维对原有建筑物进行补强加固处理，实践证明，用碳纤维加固钢管混凝土是可行的，且具有较好的社会效益和经济效益。
近年来，纤维类材料在土木工程中的应用一直是国内外研究的热点。随着材料技术的发展，现在已开发出了多种高科技纤维材料，玻璃钢就是其中的一种。在所有这些纤维材料中，CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)碳纤维增强塑料(特别是碳纤维布型材料)是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术最成熟，也是用量最大的一种高科技材料。随着碳纤维材料被应用于建筑业，碳纤维加固混凝土结构新技术也随之出现。
钢管混凝土能适应现代工程结构向大跨、高耸、重载方向的发展和承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术的工业化要求，因而正被越来越广泛地应用于单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、各种支架：栈桥柱、地铁站台柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、空间结构、高层和超高层建筑以及桥梁结构中，已取得良好的经济效益和建筑效果。
由于钢管混凝土在我国桥梁、高层建筑、地下结构中的应用，随着社会的发展或工程本身的需要，许多工程的使用条件都已发生改变，导致已建钢管混凝土的原有强度不满足现有荷载条件；另外，由于钢管的锈蚀或建筑物受风灾、火灾、地震作用后导致结构不再满足原设计的需要，此时就需对原有建筑物进行补强加固处理，而使用高强度的碳纤维加固钢管混凝土将是简单可行的选择。
1 钢管混凝土结构
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土后形成的构件，它是在劲性混凝土及螺旋配筋混凝土结构的基础上发展起来的_1j。按截面的形式可分为圆钢管混凝土、方钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等E2 J。钢管混凝土利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得到改善。同时，由于混凝土的存在，可经延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲，从而可以保证其材料性能的充分发挥。钢管混凝土的基本原理有两点：1)借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使核心混凝土处于三向受压的应力状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力；
2)借助内填混凝土的支撑作用，增强钢管壁的几何稳定性，改变空钢管的失稳模态，从而提高其承载能力。
钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面：1)承载力高、延性好，抗震性能优越；
2)施工方便，钢管兼作受力模板、纵向受拉钢筋及箍筋，可以减少绑筋支模的工序，大大缩短工期；3)有利于钢管的抗火和防火 ；4)耐腐蚀性能优于钢结构。
2 CFRP加固结构工程技术
2．1 CFRP增强技术的特点
碳纤维有很多种类，其中PAN基碳纤维具有优异的物理力学性能、良好的粘合性、耐热性及抗腐蚀性等特点，非常适合于土木工程领域。用于建筑结构加固的碳纤维材料，其强度一般为建筑用钢材的十几倍，弹性模量与建筑钢材在同一水平上略有提高，是一种优良的结构加固用材料。碳纤维的这些特点，为建筑结构的加固提供了技术支持。
碳纤维加固技术具有明显的技术优势，主要体现在：
1)高强高效。由于碳纤维材料优异的物理力学性能，在对混凝土结构进行加固过程中可以充分利用其高强度、高模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固的目的。
2)耐腐蚀性能及耐久性。碳纤维材料的化学性质稳定，不与酸碱盐等化学物质发生反应，因而用碳纤维材料加固后的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀性及耐久性，解决了其他加固方法所遇到的化学腐蚀问题。
3)不增加构件的自重及体积。碳纤维布质量轻且厚度薄，经加固修补后的构件，基本上不增加原结构的自重及尺寸，也就不会减少建筑物的使用空间。
4)适用面广。由于碳纤维布是一种柔性材料，而且可以任意地裁剪，所以这种加固技术可以广泛地应用于各种结构类型、各种结构形状和结构中的各个部位，且不改变结构形状及不影响结构外观。同时，对于其他加固方法无法实施的结构和构件，诸如大型桥梁的桥墩、桥梁和桥板，以及隧道、大型筒体及壳体结构工程等，碳纤维加固技术都能顺利地解决。
5)便于施工。将碳纤维材料用于加固混凝土结构，在施工现场不需要大型的施工机械，占用施工场地少，而且没有湿作业，因而工效很高。
2，2 CFRP对钢管混凝土的加固
根据钢管混凝土的受力原理，将碳纤维布分为沿钢管环向和沿钢管纵向两个方向进行加固处理。根据设计要求，可在钢管外粘贴一层至多层碳纤维布。加固前，应先对钢管外壁进行打磨除锈处理，然后粘贴碳纤维布。粘贴碳纤维布的施工质量对结构的效果会产生很大影响。粘贴碳纤维布时，严格按产品说明及相关规定进行施工。先粘贴一层纵向碳纤维，搭接长度大约为150mm，后粘贴一层环向碳纤维，搭接长度为150mm。如此循环至满足设计要求。粘贴时遵循两点原则：1)纵向CFRP紧箍钢管，使其能与钢管协同工作、共同受力；2)环向CFI 应紧箍纵向CFRP，为其提供紧箍力，同样使试件整体协同工作，避免纵向CH 脆性破坏，从而过早剥离。
具体步骤和要求如下：
1)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维织物；
2)使用滚刷或毛刷将配制好的底层粘结剂均匀涂抹于需要粘结部位的钢管表面上，调好的底胶要在规定的时间内用完，当指触干燥时可进行下一步施工；
3)使用滚刷或毛刷、刮板蘸配制好的面层粘结剂均匀地涂抹于需要粘结部位的钢管粘结面上；将纵向碳纤维布贴上，使用硬橡胶或塑料刮板往复碾压，赶出气泡，促使粘合剂渗透。底层粘浸胶充分渗透后再涂一层面胶，往复刮涂，使粘合剂渗入到碳纤维布中去。待纵向碳纤维表面手指触干燥后，再缠绕一层环向纤维，重复步骤3)，并在环向碳纤维布表面均匀涂刷一道粘合剂。多层粘结时，逐层重复步骤3)，但应在碳纤维织物表面手指触干燥后立即进行下一层粘贴。如超过60 min则应等12 h后，再行涂刷粘结剂贴下一层。
3 结语
国内已有学者就CFRP 钢管混凝土结构开展了实验研究工，文献证明，用碳纤维加固钢管混凝土是可行的，一环一纵碳纤维布约能提高钢管混凝土极限承载力的10％，并且施工简单可行，快速便捷，有着较好的社会效益和经济效益。
案例展示：
（图片介绍：小桥的时间过久，混凝土表面脱落很多，进行混凝土表面处理）
（图片介绍：混凝土表面处理后，再进行粘贴碳纤维加固）
