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，为对比试孔内注浆体的内部缺陷对浆体与预应力波纹管之间粘结强度的影响不明显。而这些因素都与预应力孔道注浆体的粘结性能紧密相关，将会影响箱梁截面刚度，因此本节将从预应力注浆体的粘结性能着手对箱梁截面的刚度进行分析。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11月16日；
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，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，应力通过对比试验,对采用U型箍,X型交又箍及不采用任何外加锚固的梁、板进行分析。考察不同锚固方式对抵抗碳纤维早期事碳坏的数果。通过试验,对梁中间製鑓穿过交又箍条在梁:l则锚固区的不同位置,分析x型交又箍条锚固在不同工况下的效果。通过分析结果总结出一套减少碳纤维早期剥离碳坏的方法,对工程实践提出建议。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，建议取极限抗与传统的加固方法如加大截面法、外包钢法、体外预应力法和隔震消震法比较，碳纤维加固技术具有明显的技术优势，主要体现在：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补强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。耐腐蚀和耐久性能：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，解决了其他加固方法所遇到的化学腐蚀问题。拉强度的0.8倍。
图3所示截面的平衡方程为：传统压浆工艺难以保证孔道压浆的饱满，常出现贯穿空面积混凝土基础施工宜选择石子粒径较大，级配良好的石子，因混凝土在输送管中所经过的路程较短，为克服摩擦力所消耗的功能较小，而且由于重力的影响，混凝土本身即有自动流出的趋势。但骨料的粒径也不能太大，骨料粒径的增大对混凝土的拉伸应变能力将产生影响。试验证明，混凝土的拉伸应变能力随着水泥水化的时间的增加而增长，而随着粗骨料粒径的增大而减小。洞、蜂窝。浆体凝结后，密实性差，并有脱落颗粒，在高点处的压浆效果明显差于低点的压浆效果。传统的压浆工艺难以满足规范和设计的要求。VSL真空辅助压浆改进浆体的设计，在负压的状态下，将稠浆平衡压入孔道。此压浆工艺保证孔道压浆的饱满度的浆体凝结的的密实性，能满足规范和设计的要求。任何工艺的操作，对人员要进行必要的培训，操作人员要持证上岗，定岗；VSL真空辅助压浆技术从工艺实现上要求了高素质的操作人员。
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（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。