摘要：用CFRP材料加固混凝土结构中的应用，提高构件承载力，施工工艺简单及其优越性。介绍碳纤维加固的优点，设计方法，实际加固应用。

关键词：碳纤维布；设计方法；施工工艺

        1  碳纤维加固结构构件技术原理 

        外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过在混凝土结构外部粘贴纤维增强复合材料片材，通过二者协同受力，达到加固目的。碳纤维材料具有高强度、高弹性摸量、重量轻及耐腐蚀性好等特点，其抗拉强度是普通钢筋的十倍左右，弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。加固修复混凝土结构所有碳纤维材料主要为两种：碳纤维材料与配套树脂。其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十倍，而弹性模量与钢材相当，某些（如高弹性）碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上，且施工性能与耐久性良好，是一种很好的加固修复材料；配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂，前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量，而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体，并且共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，达到对结构构件进行加固、补强的目的。 

        2  受弯构件正截面加固设计计算 

        2.1 基本假定  碳纤维材料加固后混凝土梁的极限承载力计算采用如下基本假定：①受拉区混凝土的作用忽略不计；②梁受弯后，混凝土、钢筋及碳纤维应变符合截面假定；③碳纤维材料采用线弹性应力—应变关系：δcf=EcfXεcf，且ε<0.01。④当考虑二次受力影响时，应按构件加固前的初始受力情况，确定纤维复合材料的滞后应变；⑤由于外贴的碳纤维布很薄，近似认为CFRP布中心离梁顶的距离与梁高相等；⑥在到达抗弯承载力极限状态前，加固材料与混凝土之间不致出现黏结剥落破坏。 

        2.2 加固设计方法  在矩形截面受弯构件的受拉边混凝土表面上粘贴纤维复合材料进行加固时，其正截面承载力应符合下列规定，即 

        当X≥2a’时 

        M≤a1fcobx（h-X/2）+f’yoA’so（h-a’）-fyoAｓo（h-ho） 

        a1fco=fyoAｓo+фfffAfe- f’yoAso 

        фf={（0.8εCUh/x）-εCU-εfo}/εf 

        3  碳纤维材料的加固工程 

        某汽车配件厂建于2001年，五层框架结构，厂房跨度7m，由于生产需要，将原来的五层增加至六层，经过结构检测和计算，局部原来的框架梁承载力达不到新增的使用要求，故局部框架梁须做加固设计。 

        计算书：根据PKPM结构计算软件计算浙江月华汽配有限公司生产车间部分梁缺筋，缺筋量130~359mm2。正弯矩缺筋量最大为222mm2，负弯矩缺筋量最大为359mm2。 

        梁粘碳布加固： 

        M≤a1fcbx（h-x/2）+f|yA|s（h-a|）-fyAs（h-ho） 

        a1fcbx= fyAs+ψfffAse-f|yA|s 

        ψf=（（0.8εcuh/x）-εcu-εfo）/εf 

        x≥2a| 

        由上式中可知缺筋量As等于ψfffAse/fy。 

        设粘碳纤维布同梁宽250mm按一层计算，碳纤维布计算厚度为0.167mm，抗拉强度为2000MPa。 

        即 

        As=ψfffAse/fy 

        =0.85*2000*250*0.167*1/300 

        =236.6mm2 

        同理按二层计算 

        As=ψfffAse/fy 

        =0.85*2000*250*0.167*2/300 

        =473.2mm2 

从以上二种计算结果得： 

        梁正弯矩缺筋量在236.6mm2内粘一层碳纤维布，大于236.6mm2而小于473.2mm2粘二层碳纤维布，满足加固要求。 

        4  碳纤维材料的加固施工工艺 

        施工工艺：卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护。