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摘要：通过对碳纤维加固构件的破坏机理分析，阐述了钢筋混凝土梁碳纤维加固构件的破坏机理，讨论了碳纤维加固构件破坏形式以及碳纤维施工技术要点，为实际计算和施工提供了理论依据。
关键词：钢筋混凝土梁，碳纤维加固，剥离和剪切破坏
碳纤维具有轻质、高强、厚薄均匀、耐高温等优点，是近年来发展较快的一种新型材料，广泛应用于许多行业；在建筑行业中，碳纤维板加固修复钢筋混凝土结构以及钢结构和木结构技术是近年发展起来的一项新技术，使用碳纤维复合材料加固混凝土梁可以提高结构的刚度、抗弯承载力，而且由于它具有施工便捷、工期短、重量轻、不增加结构自重及截面尺寸、适用面广及耐久、耐腐性好等突出的优点倍受建筑界的青睐。现以碳纤维板加固混凝土梁方案为例说明加固原理及加固过程，为工程实际应用提供具体依据。
1 确定加固方案
首先要针对建筑结构可靠性鉴定等级来确定补强加固的技术方案，然后根据加固方案进行加固设计。
1．1 碳纤维加固承载力设计分析
碳纤维加固梁计算理论前提：
1)碳纤维加固梁截面应变仍保持平面假定且受拉区混凝土及胶结层不参与受拉工作。
2)钢筋及碳纤维受拉后不超过其抗拉强度极限值。
3)不考虑混凝土梁和胶结剂的收缩、徐变及温度应力的影响。
4)在达到受弯承载力极限状态之前，碳纤维和混凝土之间必须粘结牢固，不发生粘结剥离破坏和脱胶现象。
5)碳纤维薄板应视为平面应力状态，忽略弯矩和剪力的作用。
1．2 梁的抗弯强度计算(即梁底碳纤维布的用量简化计算)
以矩形梁为例：有两种计算方法：
1)方法一：碳纤维布的用量原则是适筋破坏原则，即在矩形梁中应使受拉区受拉钢筋屈服和碳纤维布即将达到其允许拉应变。
2)方法二：在计算分析中，可假定认为碳纤维的拉应变等于钢筋拉应变。按拉力相等的原则将碳纤维布的面积转化为等效钢筋面积，得到等效钢筋面积之后，参照钢筋混凝土单筋矩形截面受弯构件的正截面承载力设计公式进行计算。
1．4 粘结层端部受力分析
1)碳纤维加固混凝土梁的端部经常会产生应力集中现象，当应力超过混凝土强度或达到胶结层的剪切强度时，这些应力可在碳纤维端部引起碳纤维粘结破坏或混凝土剥落破坏，在不考虑碳纤维与混凝土之间的粘结剪力对梁截面剪应力分布的影响时。
2)当碳纤维和混凝土之间的粘结剪力比较大时，粘结剪力对梁截面的影响不能忽略。
在考虑了粘结剪力对梁截面剪应力分布的影响后，据资料显示，粘结剪应力可以降低约50％左右，降低程度与粘结剂和混凝土之间的刚度比有关，与梁高度和粘结剂厚度比有关，厚度较大时可以减弱端部的剪应力集中程度。
由于端部应力集中现象的存在并考虑施工的方便，常在梁端部对纵向纤维进行附加锚固处理，目的是使纵向纤维能够粘结充分，防止端部发生剥离破坏和剪切破坏。
锚固处理的方法是在梁端部根据具体情况采用u型纤维箍。
2 加固混凝土梁界面剪应力的影响
碳纤维板与混凝土界面粘结的牢固与否主要取决于他们之间的粘结性能，它对结构的粘结牢固起着关键性的作用。
在施工过程中，应尽量减小碳纤维板的厚度且尽量增大碳纤维板的宽度，以便减小混凝土梁界面的剪应力。
3 施工中应注意的事项
根据加固设计分析和碳纤维布本身的特点，应注意以下几点：
1)混凝土基面处理。必须仔细打磨，清除劣区混凝土、基面污渍和杂质，保持混凝土基面清洁干燥。
2)粘贴时必须用辊子沿纤维方向捋出气泡，使粘贴树脂充分浸渍碳纤维。
3)表面防护。至少8 h以后才能去除塑料薄膜，在碳纤维布表面涂抹一层基底树脂，待基底树脂指触干燥后，外抹水泥砂浆做面层。
4)采用的粘结材料应该与碳纤维片材相配套。
