摘要：用CFRP材料加固混凝土結構中的應用，提高構件承載力，施工工藝簡單及其優越性。介紹碳纖維加固的優點，設計方法，實際加固應用。

關鍵詞：碳纖維布；設計方法；施工工藝

        1  碳纖維加固結構構件技術原理 

        外貼纖維增強復合材料加固混凝土技術是通過在混凝土結構外部粘貼纖維增強復合材料片材，通過二者協同受力，達到加固目的。碳纖維材料具有高強度、高彈性摸量、重量輕及耐腐蝕性好等特點，其抗拉強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。加固修復混凝土結構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度為建筑鋼材的十倍，而彈性模量與鋼材相當，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材料；配套樹脂則包括底層樹脂、找平樹脂及粘結樹脂，前兩者的作用是為了提高碳纖維的粘結質量，而后者的作用則是使碳纖維與混凝土能夠形成一個復合性整體，并且共同工作，提高結構構件的抗彎、抗剪承載力，達到對結構構件進行加固、補強的目的。 

        2  受彎構件正截面加固設計計算 

        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算采用如下基本假定：①受拉區混凝土的作用忽略不計；②梁受彎后，混凝土、鋼筋及碳纖維應變符合截面假定；③碳纖維材料采用線彈性應力—應變關系：δcf=EcfXεcf，且ε<0.01。④當考慮二次受力影響時，應按構件加固前的初始受力情況，確定纖維復合材料的滯后應變；⑤由于外貼的碳纖維布很薄，近似認為CFRP布中心離梁頂的距離與梁高相等；⑥在到達抗彎承載力極限狀態前，加固材料與混凝土之間不致出現黏結剝落破壞。 

        2.2 加固設計方法  在矩形截面受彎構件的受拉邊混凝土表面上粘貼纖維復合材料進行加固時，其正截面承載力應符合下列規定，即 

        當X≥2a’時 

        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，五層框架結構，廠房跨度7m，由于生產需要，將原來的五層增加至六層，經過結構檢測和計算，局部原來的框架梁承載力達不到新增的使用要求，故局部框架梁須做加固設計。 

        計算書：根據PKPM結構計算軟件計算浙江月華汽配有限公司生產車間部分梁缺筋，缺筋量130~359mm2。正彎矩缺筋量最大為222mm2，負彎矩缺筋量最大為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。 

        設粘碳纖維布同梁寬250mm按一層計算，碳纖維布計算厚度為0.167mm，抗拉強度為2000MPa。 

        即 

        As=ψfffAse/fy 

        =0.85*2000*250*0.167*1/300 

        =236.6mm2 

        同理按二層計算 

        As=ψfffAse/fy 

        =0.85*2000*250*0.167*2/300 

        =473.2mm2 

從以上二種計算結果得： 

        梁正彎矩缺筋量在236.6mm2內粘一層碳纖維布，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。