碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议
。本文依据三根粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯试验，建议了碳纤维加固混凝土梁的抗弯强度计算方法
，依实际施工经验，提出了碳纤维布加固混凝土梁的施工规程建议。
关键词：碳纤维布加固梁，抗弯强度，施工规程
混凝土结构工程新千年所面临的主要问题之一是：既有混凝土结构的加固和修复。
粘贴碳纤维布加固技术，是近十年在日本首先应用和发展的，已有一千多个工程实例。该方法的主要优点表现在： 1、 性能稳定，一般无腐蚀问题。 2、重量轻，不增加结构静载。 3、强度高。4、容易手工操作，不需专门机械设备。 5、施工无灰尘和噪声污染，并可不间断生产运营。目前，在我国已有不少单位在研究碳纤维粘贴布的计算方法，已有不少工程实例。同济大学在接收生产任务的同时，针对性地做了一系列试验，如环向粘贴碳纤维布间接提高柱的抗压承载能力试验，加固混凝土梁的抗弯试验和抗剪试验，为工程应用起到指导作用。本文的主要目的是探讨粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯计算方法以及总结粘贴碳纤维布的施工操作方法。
在同济大学建工系结构试验室进行了三根梁的试验，其中二根梁贴碳纤维布加固，为对比试验，一根梁没有粘贴碳纤维布。三根试验梁（L-1，L-2a，L-2b）的截面特性见表1，试验梁浇筑日期：99年10月21-22日，水泥：砂：石子=26：48：97；贴碳纤维布日期：99年1通过一个整浇钢筋混凝土节点和三个不同植筋深度的植筋节点试件在低周反复荷载作用下的抗震性能试验，对比研究了植筋节点的破坏形态、开裂荷载和极限承载力、滞回曲线与骨架曲线、耗能与变形等特性ll7’。从而说明：植筋深度增加，植筋节点各项性能指标与整浇节点较接近，说明化学植筋用于抗震结构具有可行性。他们在试验中发现：植筋深度为lOd的构件在反复荷载作用下明显钢筋被拔出了，梁柱交界处新老混凝土严重剥离，裂缝没有充分开展，混凝土未被压碎，构件的破坏形态属于脆性破坏结构及构造优化设计是预防控制预拌混凝土施工期间早期开裂的重要措施之一，但在目前的早期开裂防治问题中，结构及构造设计方面所做的工作很少。虽然构造及设计优化措施不网能减小混凝土的收缩量，但可以起到改善混凝土约束条件及提高混凝土抗龙裂能力的作用。，是实际工程中不允许出现的。1月16日；
施工环境通风干燥，钻孔要用气筒和毛刷彻底清洁干净，有油污的地方用清洗干净。碳纤维布为上海同砼碳纤维布有限公司生产的“同砼”牌无纺单向碳纤维布，试验梁的加固工作在试验室内进行，为了与实际加固施工现场操作相一致，操作人员上仰操作，加固操作程序为：打底胶、批胶泥、上胶、贴碳纤维布、罩面胶。
（一）、加荷装置示意
（二）、材料性能
混凝土、钢筋的材料性能见表1。碳纤维布的规格：0.1×45mm,极限抗拉强度：3600Mpa,弹性模量235Gpa。
（三）、试验结果
1、破坏特性：
二根（L-2a，L-2b）贴碳纤维布梁的破坏为：受拉钢筋首先屈服，而后加固梁表现出较大的塑性，后碳纤维布拉断；一根（L- 1）没有采用加固措施试验梁的破坏为：受拉钢筋屈服破坏。
2、加固效果对比
计算结果见表1。
（四）结论
1、加固后的试验梁，皆由于碳纤维布的拉断而破坏，说明粘结性能良好，加固方法可靠，能够满足结构设
计要求。
2、加固后试验梁的截面破坏弯矩，比加固前试验梁的截面破坏计算弯矩提高42-54.7%，说明加固效果明
显。
3、碳纤维的弹性模量与钢筋相近，但由于其强度高，充分发挥碳纤维的强度需要较大的应变。
1、碳纤维布加固梁抗弯强度计算
依据加固试验梁的破坏特性，在极限状态下，受拉钢筋屈服，破坏由碳纤维拉断诱发，参照现行混凝土
结构设计规范抗弯设计计算的基本原理，假定:
1、混凝土梁受弯后我国相关国家标准、行业标准中，对于混凝土中氯离子限量规定不完全相同，近年来制定或修订的标准中，逐步靠近如下指标：对于预应力混凝土，氯离子总量不超过0．06％（水泥重量百分比）：对于普通混凝土氯离子总量不超过O．10％（水泥重量百分比）。就世界范围而言，氯离子腐蚀是影响混凝土耐久性的主导因素，而在我国当前，氯离子的原料“带入”和后期“渗入”都是影响我国新建和已有钢筋混凝土建筑物中钢筋腐蚀的重要原因。，变形规律符合平截面；
2、钢筋为理想弹塑性材料;
3、混凝土的应力-应变关系采用《混凝土结构设计规范》所建议的关系式；在极限状态下，受压区混凝土
应力等效为矩形应力块，应力强度为混凝土的弯曲抗压强度;
4、忽略混凝土的抗拉强度;
5、在极限状态下，碳纤维的应力达抗拉设计强度。
在极限状态下,加固梁的截面应力图由图3所示。
图3.极限状态下截面应力图
图中，Mu—截面极限弯矩;As,As’—受拉受压钢筋面积， fY,fY’—钢筋抗拉、抗压设计强度：ACF—碳纤维截面面积；fCF—碳纤维的抗拉设计强度，建议取极限抗拉强度的0.8倍。
图3所示截面的平衡方程为：
ΣFx=0
Asfy+AcFfcf-A’sf’y-bxfcm=0 (1)
ΣMAS(F)=0
M=bxfcm(ho-x/2)+A’sf’y(ho-a’s)+AcFfcFas (2)
将试验梁材料的实际强度代入相同水灰比条件下，掺入阻锈剂后，增加了新拌砂浆的流动性，适当提高了砂浆的早期抗压强度，抗折强 度与未加入阻锈剂时相当：到了28d，抗折强度比有所提高，而抗压强度比与7d相比反而降低。（1）和（2），可计算出梁的极限破坏弯矩，见表1。
实际梁截面破坏弯矩Mu与加固后截面计算极限弯矩比值的平均数为0.9735，说明计算方法可靠。