碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议
伴随着我国高速公路的快速发展，我国的桥梁建设依靠科技也正以惊人的速度向前发展。据统计，截止到2003年底，全国公路桥梁达31万余座（1246．61万余延米），其中，2003年6月28日建成通车的上海卢浦大桥是世界最大跨度钢拱桥，并创造了该类型桥梁10余项一；2005年4月30日建成通车的润扬长江公路大桥南汉悬索桥，以1490米跨度为三大悬索桥。在建的苏通大桥以主跨1088米为一跨度斜拉桥，同时成为世界上连续长度最大的双塔斜拉桥。杭州湾跨海大桥在建成后，将成为目前世界上跨海距离最长的桥梁。这一系列成就都标志着我国公路桥梁建设水平已进入行列。 。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“同在进行可靠性鉴定以及耐久性评估时，只需检测构件的锈蚀损伤程度，通过这些关系式就能确定构件当前状态的剩余承载力。从国内外所做的研究工作进行统计可以看出，试验试件多为钢筋混凝土梁和柱，针对锈蚀板的研究较少，而钢筋混凝土板在工程结构中普遍存在，有进一步研究的必要。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养护条件是减少混凝土干燥收缩变形与温度收缩变形，进而有效控制收缩裂缝的一个重要因素，在施工中必须对养护工作给予充分的重视，要制定养护方案，派专人负责养护工作，主要做到以下几个方面：对于大体积混凝土，为了确保结构不因过于悬殊的内表温差而产生表面拉裂，需尽量降低内部温度，并在表面采取保温措施。降低内部温升可通过水管冷却，即在混凝土内埋设水管，利用循环水进行冷却；表面保温则可在混凝土表面铺、挂草袋或塑料薄膜、延迟拆模时间等方法。外部气候也是影响混凝土的裂缝发生和开展的因素之一，其中风速对混凝土的水份蒸发有直接影响，不可忽视。地下室外墙混凝土应尽量封闭门窗，减少对流是的养护介质，地下室外墙混凝土施工完毕后在条件允许的情况下应尽快回填。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=工程实践表明，C40及以上强度等级的混凝土墙、板等构件比C40以下强度等级的混凝土构件更容易网在施工期间产生裂缝。上海地区地下室外墙施工期间裂缝发生情况的调查表明，产生裂缝的工程中混凝土强度等级在C40及以上的占近70％。0
Asfy+AcF在加荷初期,各试件的挠度相差不大,受拉区混凝土开製后,未加固试件的挠度増长很快,而经过加固后的试件挠度增长就相对缓慢。在i国筋屈服前,在相同荷裁作用下,加国试件的挠度均小于未加固试件的挠度,且这种差异随者荷载的增加而加大。显而易见,碳纤维布的使用,可以在一定程度上提高试件的抗弯刚度。fcf-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。