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摘要：通过工程实例具体说明采用碳纤维布加固混凝土受弯构件的具体方法和计算步
骤，分析了碳纤维布加固混凝土受弯构件的适用条件，以推广该技术。
引言
碳纤维加固法是指将碳纤维用树脂粘结剂浸渍后叠合在建筑结构受力构件表面，使之与基体合为一体共同工作，提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力，减少构件的变形，从而达到对建筑物进行加固、补强的目的。碳纤维加固技术适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补，如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等，要求基层混凝土的强度等级不低于C15即可；碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP)是由环氧树脂粘结高抗拉强度的碳纤维束而成的。使用碳纤维布加固具有以下几个优点：
1)强度高(强度约为普通钢材的10倍)，效果好；
2)加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性；
3)自重轻(约200 g／m2)，基本不增加结构自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，适用范围广；
4)施工简便(不需大型施工机构及周转材料)，易于操作，经济性好；
5)施工工期短(本工程实例仅用6 d)。因此，碳纤维结构加固作为新型技术日益普遍的应用在土木工程中。
1 碳纤维布加固原理及加固后构件的破坏形式
用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍；但是，碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又要确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。混凝土受弯构件在粘贴碳纤维布后主要有以下几种破坏形式：
1)界限破坏：当纤维和钢筋的配置率适当，在受压混凝土达到极限压应变时，受拉区纤维刚好达到极限强度，此时材料强度充分利用，截面延性也达最大值；
2)适筋破坏：受拉钢筋屈服后，受压区混凝土被压坏，碳纤维未达到极限拉应变；
3)少筋破坏：钢筋屈服后纤维达到极限拉应变，但受压区混凝土未被压碎；
4)超筋破坏：受拉钢筋屈服前，受压区混凝土被压坏；
5)粘结破坏：在未达到正截面承载力破坏之前，碳纤维与混凝土基面产生分离。
2 工程实例
2．1 工程概况
沈阳某计算机广场建于2003年，因地下二层设备用房中空调机组设备的更换使得原梁承载力不足而需进行加固。设备用房使用活载(4．o kN／m2)，原楼面结构为主次梁现浇板体系(混凝土强度等级C30，板受力筋为HPB235级钢筋，梁受力筋为HRB335级钢筋)。结构验算表明，楼板无需加固，而主次梁需进行加固，加固平面如图1所示(仅以L一1加固为例)，计算跨度L：8．4 m，梁上阴影部分为设备基础范围，原设备基础“a”点处集中力90 kN，更换设备后为140 kN，经过方案论证和经济技术可行性比较，并征得业主的同意，决定采用碳纤维复合材料进行加固。
2．4 加固施工
2．4．1 施工步骤
1)清除加固梁底及U型箍处吊筋等障碍物。
2)用砂轮机将粘贴部位打磨平整，u型箍转角处打磨成R≥20 mm的圆弧状，用吹风机清除浮尘并刷丙酮去脂。
3)涂刷基底树脂(JGN—E)使其渗透至混凝土内部，以提高混凝土与碳纤维之间的粘结力。
4)用整平材料补树脂(JGN—F)修复，填补不平整部位。
5)涂刷粘结树脂(JGN—D)，随即开始粘贴碳纤维布，多层粘贴时重复。
6)粘贴完最后一层碳纤维布后再涂刷一道粘结树脂(JGN—D)。
2．4．2 施工要点
本工程加固建设方要求在最短时间内完成，因此在施工中特别注意以下几点：1)混凝土与碳纤维布之间界面处理的好坏直接影响到混凝土梁的加固效果，因此梁底面及U型箍处必须反复打磨平整，去除混凝土劣化部位，凹陷、缺陷处用修补胶找平。
2)粘贴碳纤维布时必须两人密切配合，一人拉紧碳纤维布，一人用刮板从一侧边刮边贴，保证不留气泡，粘贴紧密。实践证明，刮板粘贴碳纤维布效果很好，碳纤维布空鼓率基本为零。
3)注意搭接区粘贴，做好标记，保证搭接长度不小于150 mm。经现场锤测及邵氏硬度计测试，施工质量达到优良，取得了良好的加固效果。
3 结语
1)对混凝土构件正截面承载力的提高，虽然碳纤维布比之加大截面法略显逊色，但它是在几乎不增加构件自重和使用净空的情况下完成的加固。
2)碳纤维布加固不能无限制地提高构件的承载力。粘贴的碳纤维布相当于在截面受拉区增加高强受拉钢筋，在截面和受压钢筋一定情况下，随拉区钢筋的增加，混凝土受压区高度不断增加，当达到时至极限，因此加固前梁的极限弯矩已经很接近，时粘贴碳纤维布是不理想的；加固前梁的极限弯矩与相差越悬殊(原梁配筋率越小)，粘贴碳纤维布的加固效果越理想，故采用碳纤维布加固受弯构件适用于少筋梁和适筋梁。
