碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议
。本文依据三根执行标准：《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004。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。
&e划伤的不同涂层钢筋在海洋环境中的腐蚀电流密度都与在实验室干湿循环中（3．5％NaCI溶液）的不同，这主要可能是由于划痕的尺寸大小因而引起的溶解氧的不均匀分部造成的。在实验室干湿循环实验中，其涂层的划痕尺寸（4mm×0．4mm）较小，阳极反应发生在划痕下钢筋表面，而其阴极反应主要由氧在环氧涂层／钢筋界面的还原提供的。由于环氧涂层良好的阻挡层性质，氧在涂层中的扩散渗透过程缓慢，因此环氧涂层／钢筋界面缺乏足够量的氧发生阴极还原反应，以维持阳极反应，因而腐蚀速度较低。然而在海洋潮差环境中，划伤的环氧涂层钢筋表面的划痕尺寸（10mmX0．8mm）较大，溶解氧在划痕部位的浓度较大，可在划痕部位的钢筋上还原。msp; 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：
杂散电流值和牵引电流值成正比，根据功率公式P＝UI可知，在相同的牵引功率下，提高直流牵引电压，可以按相同的比例降低另一方面，我国桥梁加固有一种非常不均衡的趋势。由于高等级公路中桥梁所占比例较大，而高等级公路均是近几年兴建的，故桥梁加固的高峰大约在5＂－＇10年后才出现，现今的桥梁病害主要出现在低等级公路桥梁中，目前的桥梁加固任务并不是很繁重，一旦桥梁加固的高峰到来时，以目前的加固技术和技术工程力量将是难以应付的。而且我国新建桥梁技术发展较快，但桥梁加固技术的发展相对滞后。因此，进一步加强对桥梁加固技术的研究及其工程应用有其重要意义。负荷电流值，从而达到降低杂散电流的目的。目前在我国地铁牵引供电系统中，供电电压主要有750V和1500V，采用1500V电压牵引供电就比采用750V电压牵引供电所产生的杂散电流小很多。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、碳纤维的弹性钢筋发生完全均匀锈蚀时，钢筋所能承受的拉力的降低与钢筋的锈蚀率应成正比，锈蚀程度对钢筋的强度没有影响。但是由于混凝土材料的不均匀性、构件所处环境的不确定性、钢筋的应力状态不同等因素，海洋环境下混凝土中的钢筋锈蚀很少是完全均匀锈蚀的情况，且随着锈蚀的发展，锈蚀的不均匀性和离散性增大，锈损钢筋的表面凹凸不平，形成很多锈坑，受力以后缺口处产生应力集中，使锈蚀钢筋的强度降低，伸长率减少。锈坑在钢筋圆周上的位置和沿钢筋长度方向的位置具有不确定性，有的二个甚至多个锈坑相距很近，造成该部位钢筋力学性能变化情况也不尽相I一，这也是钢筋力学性能试验结果存在一定离散性的原因。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（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。