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预应力钢筋包括高强钢丝、钢绞线和精轧螺纹钢筋等，它们的共同特点是强度高，塑性变形能力差，受应力集中影响大，容易发生脆性破坏。关于预应力钢筋蚀后的力学性能的研究不多，目前尚未见有可供参考的资料。本次试验的结果表明锈蚀钢绞线的名义应力－应变曲线呈直线关系，且没有塑性变形阶段，名义应力达到最大值后即发生破坏。因此锈蚀钢绞线可采用单直线的应力－应变本构模型，其中名义弹性模量可参考式进行计算，名义极限强度可参考式进行计算。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，不增加结利用植筋技术新增的承载构件，其钢筋的植入深度应按规范进行设计，且不得小于15d，当钢筋直径较粗或者对构件的刚度有更高要求的构件需要适当增加植筋深度；在保证施工质量的条件下，锚栓的抗震锚固性能良好，可以用于地震高烈度地区承重构件的连接和加固，可以用于受拉区混凝土的锚固或连接；本文尝试用非线性弹簧单元SPRINGA模拟锚固深度范围内植筋胶与钢筋的粘结作用是比较合理的，这种方法可以作为工程结构分析的参考。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粘贴加固梁斜截面抗剪计算基本方法目前主要模型有桁架模型、变角桁架模型，以及基于变角桁架模型和压力场理论构建的“一般方法”。桁架模型是19世纪末Morsch踟和Ritter1等学者提出。该模型中，受拉弦杆为RC梁底部受拉钢筋，受压弦杆为RC梁受压区混凝土，竖向受拉腹杆为RC梁所配箍筋，45度受压腹杆为裂缝区间内的混凝土。近年来，学者对桁架模型进行大量的深入研究，认识到桁架模型压杆的倾角并不严格是45度，而是与钢筋的布置有很大关系。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，为了与实际加固施大体积混凝土通常是暴露在外面的,表面与空气或水接触,一年四季中气温和本温的'变化在大体种昆凝土结构中会引起相当大的拉应力。大体积混凝土结构通常是不配钢筋或钢筋数量很少,如果出现了拉应力,就要依靠混凝本身来承受。基于上述特点,在大体积混凝土结构设计中通常要求不出现拉应力或只出现很小的拉应力,对于白重、水压等外荷载,要做到这点一般不困难。但在施工和运行期间,在大体积混凝十:结构中往往会于温度变化而产生很大的拉成力。要将这种由于温度变化而引起的拉应力限制在允范围内是願不容易的。正是由于这个原因,在大体积混凝土结构中往往会出现这种所调的温度裂缝”。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。
<混凝土中表面有和没有机械划痕的环氧涂层钢筋以及裸钢筋在实验室于湿循环中的腐蚀电流密度随循环周期的变化图。，在前lO个周期中，划伤的环氧涂层钢筋的腐蚀电流密度要大予裸钢筋，以及无划伤的环氧涂层钢筋，随后划伤的环氧涂层钢筋的腐蚀电流密度没有显著的增加，在第44周期时增加到很大的数值，表明划痕下钢筋的蕊蚀速度己比较快。在第52周期时，划伤的环氧涂层钢筋的腐蚀电流密度已经非常接近裸钢筋。结合腐蚀电位的测量结果），可知划痕下的钢筋在第36和40周期之间开始发生腐蚀。在前36周期内，划痕下的钢筋没有发生锈显腐蚀，可解释为划痕的尺寸很小，使钢筋的阳极溶解缺少足够面积的阴极反应来平衡，因此腐蚀反应不易发生。随着循环周期的增加，混凝土孔隙液中的离子、水和溶解氧不断通过环氧涂层向钢筋／环氧涂层界面不断迁移，并逐渐积累，最终使溶解氧在环氧涂层下的钢筋基体表面发生还原，提供足够阴极反应，使划痕下的钢筋在氯离子的侵蚀下发生腐蚀。span style="font-size:16px;">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。