碳纤维加固混凝土梁的受力分析及注意事项

一、碳纤维加固梁抗弯承载力分析

基本假定：

1、碳纤维加固梁钢筋、混凝土、碳纤维布应满足平截面假定

2、不考虑受拉区混凝土的作用

3、钢筋采用理想弹塑性应力应变关系

4、碳纤维采用线弹性应力应变关系

当碳纤维加固梁先发生理想的钢筋屈服、碳纤维布拉断破坏，然后发生混凝土受压区压碎的破坏，根据碳纤维加固梁在纯弯矩作用下正截面应力应变及混凝土相对界限受压高度的计算公式，在混凝土开裂前，钢筋与碳纤维的应变为0.89。当混凝土开裂后，尤其是纵筋屈服后，两者的应变开始急剧增加，碳纤维布约束了裂缝的进一步开展，使得混凝土梁上出现大量细而密的裂缝，推迟了中和轴的上移，提高了梁的刚度。随荷载的增大，碳纤维应变的发展速度逐渐大于钢筋应变的发展速度，碳纤维和纵筋之间存在较大的应变差，而逐渐不符合应变是0.89的比值。

二、碳纤维布加固设计计算要点

采用碳纤维布加固，目前，其计算方法一般是将碳纤维布按照一定的标准例如:允许应力标准，近似换算成一定用量的钢筋，然后，按照传统的钢筋混凝土受力分析模型进行理论分析，虽然是近似计算方法，但是，理论分析结果与实验数据完全吻合。因此在一般情况下是适用的。

碳纤维布加固用量可按下式估算:

——碳纤维布用量（面积）；

——为抵抗不足弯矩所需的钢筋面积；

——钢筋的抗拉设计强度；

——碳纤维布抗拉设计强度。

除按上式估算的碳纤维布加固用量(面积)外，还必须考虑必要的锚固长度和搭接长度所需面积，以及必要的边、角废料等裁剪损耗等。

三、粘贴施工注意事项

对被加固构件的基面要求:因为用碳纤维布加固混凝土构件是依赖于碳纤维布与构件表面的粘贴效率，所以要求基面的混凝土强度等级不低于CI5。同时要求被加固构件应具有良好的保护层，即基面平整且具有一定强度。对于构件有剥落、起皮、腐蚀、裂缝及严重碳化等表面缺损，必须先进行修复，并应将粘贴基面打磨平整、清理干净，且不应存在尖锐楞角和浮灰粉尘，防止碳纤维布的局部剥断破坏和粘贴失效。

碳纤维布的搭接与截断: 加固用的碳纤维布一般不宜采取沿主纤维方向的搭接，尤其是对受拉构件和受弯构件受拉区的加固。根据国内外对碳纤维布与混凝土间粘结锚固的实验结果，粘结应力主要集中于端部100mm范围内，粘结破坏是脆性的，且粘结应力一般不会产生扩展。因此，若碳纤维布确需搭接时，其搭接部位应避开构件应力最大区段，搭接长度不应小于100mm，且搭接端部应平整元翘曲。多层搭接的各层接口位置，不应在同一截面，每层接口位 置的净距宜大于200mm。

施工时其他应注意的事项:现场气温底于5℃、雨天，应停止施工;在施工现场，应做好防火等安全措施;各种胶粘附在皮肤上时，要用肥皂水冲洗，特别是进入眼内，要立即用水冲洗，或接受医生诊治。

四、碳纤维布加固优点

碳纤维具有比钢材高出十几倍的抗拉强度，其耐久性好、耐腐蚀、质量轻、能够剪裁成任何形状，适应不同构筑物的加固，且加固后不增加结构重量，不影响净空，施工方便。