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拌制好的浆体应满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中对浆体各项性能指标的新要求：灌浆材料具有足够的抗压强度和粘结强度，保证有良好的防腐性能和稠度，不离析、泌水，硬化后孔隙率低、渗透性小，不收缩或低收缩。浆体的主要技术指标要求如下：①水灰比：0.26～0.28。②水泥浆初始流动度控制在10～17s，30min后10～20s。③浆体3h自由膨胀率为0～2%，24h自由膨胀率为0～3%。④浆体的3h钢丝间泌水率和24h自由泌水率为0。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、罩镀锌钢筋在混凝土中的岛和焉隧循环周期浆变化，图串的嵩线是心线性拟含的结果。等环氧涂层钢筋相比，镀锌钢筋的驾数值相当小，在整个实验周期孛变化都缀微小，基本呈线性下降。丽焉的数值出现较大的波动，僚如果进行线性拟合，R牡线性拟合的结果非常接近火9的变化趋势，从而可粗略地反映镀锌钢筋在混凝土防护效果的动态变化趋势。比较环氧涂层钢筋和镀锌锈筋的腐蚀防护行焉，可看出，惩线性拟合的结果基本上与蕊的变化趋势商一致。对乎环氧涂屡钢筋，弼小于蕊；丽对于镀锌钢筋，焉接近露p。对于镀锌钢筋，统诗参数糍可给出比环氧涂层钢筋腐蚀防护行为受的摇述。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，与传统混凝土相比，现代预拌混凝土收缩总量变大；收缩早期发展快；弹性模量早期发展迅速，强度发展相对较慢，这三方面特性是导致目前预拌混凝土施工期间较多发生早期裂缝材料方面的主要原因。必须重视这一新发展，进行结构及构造优化设计如（进行专门的混凝土抗裂计算分析），进行施工过程有效监控，以有效控制裂缝的发生、发展。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
应力等效由于此种工艺对预应力成孔材料的要求、孔道的埋设、孔道的密封性、压浆材料的选用、水灰比的确定、以及施工设备的配套等都有严格的要求，为确保此种先进工艺的推广应用，为便于施工操作，必须进行有效的质量控制。为矩形应力块，应力强度为混凝土的弯曲抗压强度;
4、忽略混自由膨胀阶段和应力产生阶段取决于钢筋与混標土接触面上微细空隙的大小和钢筋的锈蚀量。徴细空隙的大小与钢筋混凝土硬化时的收缩量、混凝土的振捣质量有关,水泥用量越大、水灰比越大、混凝土密实度越小则微细製缝越大,钢筋的锈蚀量与锈蚀速度、锈蚀产物的成分有关。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（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。