摘要：用CFRP材料加固混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，提高構(gòu)件承載力，施工工藝簡(jiǎn)單及其優(yōu)越性。介紹碳纖維加固的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)方法，實(shí)際加固應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：碳纖維布；設(shè)計(jì)方法；施工工藝

        1  碳纖維加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)原理 

        外貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固混凝土技術(shù)是通過在混凝土結(jié)構(gòu)外部粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材，通過二者協(xié)同受力，達(dá)到加固目的。碳纖維材料具有高強(qiáng)度、高彈性摸量、重量輕及耐腐蝕性好等特點(diǎn)，其抗拉強(qiáng)度是普通鋼筋的十倍左右，彈性模量略高于普通鋼筋的彈性模量。加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)所有碳纖維材料主要為兩種：碳纖維材料與配套樹脂。其中碳纖維的抗拉強(qiáng)度為建筑鋼材的十倍，而彈性模量與鋼材相當(dāng)，某些（如高彈性）碳纖維的彈性模量甚至在鋼材的兩倍以上，且施工性能與耐久性良好，是一種很好的加固修復(fù)材料；配套樹脂則包括底層樹脂、找平樹脂及粘結(jié)樹脂，前兩者的作用是為了提高碳纖維的粘結(jié)質(zhì)量，而后者的作用則是使碳纖維與混凝土能夠形成一個(gè)復(fù)合性整體，并且共同工作，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪承載力，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的。 

        2  受彎構(gòu)件正截面加固設(shè)計(jì)計(jì)算 

        2.1 基本假定  碳纖維材料加固后混凝土梁的極限承載力計(jì)算采用如下基本假定：①受拉區(qū)混凝土的作用忽略不計(jì)；②梁受彎后，混凝土、鋼筋及碳纖維應(yīng)變符合截面假定；③碳纖維材料采用線彈性應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系：δcf=EcfXεcf，且ε<0.01。④當(dāng)考慮二次受力影響時(shí)，應(yīng)按構(gòu)件加固前的初始受力情況，確定纖維復(fù)合材料的滯后應(yīng)變；⑤由于外貼的碳纖維布很薄，近似認(rèn)為CFRP布中心離梁頂?shù)木嚯x與梁高相等；⑥在到達(dá)抗彎承載力極限狀態(tài)前，加固材料與混凝土之間不致出現(xiàn)黏結(jié)剝落破壞。 

        2.2 加固設(shè)計(jì)方法  在矩形截面受彎構(gòu)件的受拉邊混凝土表面上粘貼纖維復(fù)合材料進(jìn)行加固時(shí)，其正截面承載力應(yīng)符合下列規(guī)定，即 

        當(dāng)X≥2a’時(shí) 

        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  碳纖維材料的加固工程 

        某汽車配件廠建于2001年，五層框架結(jié)構(gòu)，廠房跨度7m，由于生產(chǎn)需要，將原來的五層增加至六層，經(jīng)過結(jié)構(gòu)檢測(cè)和計(jì)算，局部原來的框架梁承載力達(dá)不到新增的使用要求，故局部框架梁須做加固設(shè)計(jì)。 

        計(jì)算書：根據(jù)PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算浙江月華汽配有限公司生產(chǎn)車間部分梁缺筋，缺筋量130~359mm2。正彎矩缺筋量最大為222mm2，負(fù)彎矩缺筋量最大為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。 

        設(shè)粘碳纖維布同梁寬250mm按一層計(jì)算，碳纖維布計(jì)算厚度為0.167mm，抗拉強(qiáng)度為2000MPa。 

        即 

        As=ψfffAse/fy 

        =0.85*2000*250*0.167*1/300 

        =236.6mm2 

        同理按二層計(jì)算 

        As=ψfffAse/fy 

        =0.85*2000*250*0.167*2/300 

        =473.2mm2 

從以上二種計(jì)算結(jié)果得： 

        梁正彎矩缺筋量在236.6mm2內(nèi)粘一層碳纖維布，大于236.6mm2而小于473.2mm2粘二層碳纖維布，滿足加固要求。 

        4  碳纖維材料的加固施工工藝 

        施工工藝：卸荷→基底處理→涂底膠→找平→粘貼→保護(hù)。