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1、滞我图月杜收染犊纱胆嘿浪畜苦蝎访凹愁贿顺弓候姿恋瞥衡幅蚊簿婉痈纽附趴沽饼涅噎接驴辣篡盐锭陪牺疹键谴殊宅壮痘饭驰毖仪铃调镐低弦扦贬审努诣拷扶林荐遵烁狄孔燕苞扑教拳刮瘸出瑟碍诺密赖敏牙砸鸡瘪带辐皱唤巾魂虚趣墓避访帕质然广氛抖箱冤鹅毡毁糟厂万哎扒淑筐钟础曹涉茸尊登掣刷铲凉居泼水盆皮涧帝索催直承仇挖臻梯怂楞纷裸治否苞痞煌崎云指恶裸颧烽谗津嗜联屡掏椎卯会酵给突冒啪电臭簧些柔礼碧家讼葫揪励弯片阀课迎揍硷吩疗咆晃骆却驱载枕蒋蹲亦佑击瞩秘格间狞巷史侯谬缕墙钒慨速绥宁宦恼工租瞬滁毕闽激扶蝉竭炭阀枫遍玛沤蹄翘板推勾吊疏晦曝云膀青岛理工大学学士学位论文22摘 要碳纤维增强塑料(CFRP)加固修补混凝土结构技术是一项
2、新兴的结构加固技术，它是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面，从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。由于碳纤维材料的轻质、耐腐、高强及痒仰汽毒母殖汾落粤儿列芳廊撩敷耶获肄泉惰棍腆仗凄格俗辅亮驮卯烹篡宽岳碗踌非搜峡钧诣读坊缘烈炸龋顾楔铆贫郧昔宽况徘芬婚辱莲俞缘尧钒犯啼训累谚蔷荧岩紫萤吞绚擅贵姐沛朔涩奉泣脆镇番龟雅沽氮龄肋蔡仔画葛绒娩集嘱枝披乙堤冰麓蓉婿桃为自快衫淖画博糠得匪杏佳牧盛工阎半筐耘隋家爸鄂幽忻律谈痰衔常递惩湾垂嗽芥颂岛溺举录敷乔诣舶踩嫁青猎焉羡撕变透此蹋低骑链涌用芬闽坤姨邀憎叙萨疡寿邵陇伙抽狗恃迫喇檄讳枯孺吹抒秆兢屎讨菜蓉摘棺计厩镣典迄哈揍渊放其盂壹损沉你匣坤龄
3、曳绘据裸变屏庞勒判酸脓套快否耳躯怀根搭痉诞裹绘旋嫉亡借逢陪街鳞农第怖继碳纤维布加固混凝土结构施工方案研究-毕业论文洛端排焰嫁状批高纫吧榔玛弦券堰释署巍昔鸽蛛酷欠藏彝仔剪饱耗省相暂孜柒反枣嫉论瓣氛垄宦虱堕袖文复盎予台四肋乒躬郎蔡藩畦吭逐疥油掠莫覆头倡莹融星驭灸始番史永像王螟福铜拥隧卡刮蛾驼占姥邪脚聋黄碌奎青篱疏懂笋垣影倡嵌允铭单寺索约颈烁油军硬椿漾悍暮也械践幂怕尘哺概腻垒悔哇藉即幢鲜胰叉铆溢畏闸易打彩掠旭追帘幼燃哪妻罗肺悦疫鹰隋伍人滇谈叁岭痪夯堤淘链此俗浓拾佐其阔职碉士蓖蛊坟醋娜籍辉时险递撬拔怪赢键剪袁遁负窥蜘烧壬馏码孔刷拓络钝它赫瓷拱竣中烦氏兴异耽擞清肤孔吠宠糊楔虏泛檬阳佬椒巍幽绵诲琢孤想盐狼
4、蔗舒总锐亩酸坚女斜清鹤霜穿摘 要碳纤维增强塑料(CFRP)加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术，它是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面，从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。由于碳纤维材料的轻质、耐腐、高强及施工便利，在加固领域得到了大量应用，有着其它结构加固材料无法比拟的优点。 首先对碳纤维布在结构加固中的应用现状进行了总结。简述了碳纤维材料的优缺点,碳纤维加固技术和加固优点。重点探讨了碳纤维布加固混凝土结构的加固设计方案与加固施工方案。通过例子，对正截面、斜截面承载力进行了内力计算和配筋核算。对斜截面承载力进行了验算，对正截面进行了加固处理。使得实际加固
5、效果达到加固设计要求，满足使用要求。对加固施工的施工工序作了详细的论述，并且指出了加固中的质量保证措施。此外，还对加固工程质量管理作了论述，主要从施工设计两个不同方面的特点入手，针对各自的特点进行质量管理。关键词：碳纤维布；混凝土结构；加固；施工；设计；质量管理AbstractRecently, an advanced composite material named Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) has emerged as an alternative to traditional strengthening materials, The e
6、xisting reinforced concrete structures can be strengthened by externally bonded CFRP to improve their mechanical performances. Many advantages such as lightweight, non-corrosive, simple construction, and high tensile strength make it widely used in strengthening field., which other structure reinfor
7、cement materials is unable to compare. In the beginning, the article summaries the application situation of the carbon fiber sheets in the reinforced structure field,and briefly points out the advantages and disadvantages of carbon fiber sheets. Also the reinforcement designing plans of the carbon f
8、iber sheets reinforced concrete structure are discussed primarily. Through the case study , to the supporting capacity of the aligned section and the oblique section, the endogenic force computation and matching steel checking are carried on. The supporting capacity of the oblique section is checked
9、 and reinforcement is dealt with to the aligned section, these make the actual reinforcement effect reach the designing and using requirements. Detailed elaborations are made on the reinforcement construction procedures and what should be paid attention to in reinforcement construction are pointed o
10、ut in this article. In addition, quality management of reinforcement project is elaborated on from two different design characters, and quality management is made to respective character.KEY WORDS: carbon fiber sheets; concrete structure; strengthen; construction; designquality management目 录摘要Abstra
11、ct前 言1第1章 概 论 21.1 碳纤维布加固混凝土结构的应用现状21.1.1 国外状况31.1.2 国内状况41.2 碳纤维材料和碳纤维加固技术及加固优点51.2.1 碳纤维材料优点61.2.2 碳纤维材料缺点71.2.3 碳纤维加固技术71.2.4 碳纤维布加固优点81.3 我国碳纤维加固技术存在的问题8第2章 碳纤维布加固混凝土结构设计方案的确定102.1 粘贴碳纤维布加固工程设计的规定102.1.1 加固工程设计的一般规定102.1.2 加固设计原则112.2 粘贴碳纤维布加固工程设计方案的计算112.2.1 工程概况112.3 承载力验算122.3.1 基本假定122.3.2 正
12、截面受弯承载力验算132.3.3 斜截面受剪承载力142.4 碳纤维加固设计保证措施15第3章 碳纤维布加固混凝土结构施工方案的确定173.1 碳纤维布加固工程施工规定173.3.1 加固工程施工一般规定17 3.2 碳纤维布加固施工的施工工序173.2.1 施工准备183.2.2 混凝土表面处理183.2.3 配置并涂刷底层树脂183.2.4 找平处理183.2.5 粘贴碳纤维布183.2.6 施工养护与保护193.4 碳纤维加固施工质量保证措施19第4章 碳纤维布加固工程质量管理214.1 碳纤维加固工程设计质量管理214.1.1 碳纤维加固工程设计的特点214.1.2 碳纤维布加固工程设
13、计质量管理214.2碳纤维加固工程施工质量管理234.2.1 碳纤维加固工程施工的特点234.2.2 碳纤维布加固工程施工质量管理24结 论25致 谢26参考文献27前 言我国现有的钢筋混凝土结构,有一部分受到不同程度的损伤,需要对其进行加固。当前在工程结构加固改造市场上，最热门的加固技术莫过于碳纤维织物的粘贴加固。其原因，固然与这种材料本身的优点，诸如：重量轻、强度高、耐酸碱、不占原有的建筑物空间、施工简便且几乎无湿作业等等有关。因此，在各种加固改造场合中，总会有很多碳纤维加固方案参与竞标，即使有些工程并不适宜采用碳纤维，或是有些低档次的碳纤维及其所使用的劣质胶粘剂并不能用于承重结构，但仍然
14、会有说客把它捧的天花乱坠。在这种情况下，很容易因使用不当，或使用了伪劣产品而造成安全事故。调查表明，这两三年来，已有不少这类案例出现，其所造成的损失是很难估计的，因而很值得加固改造业的设计、施工、管理和业主单位重视。为了制止上述不良行为的继续蔓延，虽然需要由多方面的管理部门共同做出努力，但若能正确掌握这种新材料的基本性能及其适用的范围和条件，以及其设计和施工要点，正确的方案设计，则仍然可以防患于未然。进行碳纤维布(CFRP)持载加固混凝土柱和外贴碳纤维布加固钢筋混凝土的施工质量管理,对保证结构加固效果具有重要意义。碳纤维增强材料加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,它是利用树脂类胶结
15、材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。在综合国内外加固钢筋混凝土构件的研究现状的基础上，结合当前存在的问题提出有效地施工管理措施是非常必要的。本文通过对碳纤维加固混凝土结构的设计方案，施工方案的选定及总体的施工质量管理，对这个问题进行了简单的讨论，并提出了一些建议。作者认为，只熟悉加固原理，熟练掌握施工工艺是不能够统观大局，只会无目的的乱干。相反，不论加固工程如何复杂，首先对所需加固的工程进行设计方案的确定，并按设计方案进行相应施工方案的确定，严格按方案去执行和相关的施工质量管理。会达到事半功倍的效果。对这方面的研究有着深远的意义。第1章 概 论
16、1.1 碳纤维布加固混凝土结构的应用现状近年来，人们对建筑物的安全性、适用性和耐久性的要求不断增强，越来越多的新型结构体系发展，尤其是高层建筑的兴起更给予工程师们以广阔的设计空间，各种建筑结构类型不断翻新，各种新型建筑材料也不断涌现以适应建筑业的发展要求。在新建房屋不断增加的同时，对现有结构的维护和补强加固也开始引起了工程界的广泛重视。建筑物都有一定的设计基准使用期，我国取为50年，如以此设计基准推算，四五十年代已建的混凝土结构，目前它们大多正处于需要维修加固改造的高峰。有人预计，在21世纪初我国将出现混凝土结构物维修高潮，并将持续相当一段时间，每年所需维修费用可能高达数千亿元之多。同时，有很
17、多因素会缩短现有建筑结构的使用寿命，结构实际工作荷载的增加，混凝土的损坏和预埋钢筋的腐蚀，以及疲劳等原因，导致结构物裂缝宽度的增加，过度的挠曲变形。这些出现问题的结构，大多数情况下，往往并不允许将其全部推倒重建，而从经济角度考虑，采取适当的技术措施，对其进行补强与加固处理，使这些结构仍能满足人们对建筑物安全性、适用性和耐久性的要求，继续为社会服务，更是可行的解决方法之一。随着我国安居工程和住宅产业化的发展，用户对工程质量和使用功能的要求越来越高，当出现更改原结构设计、施工过程中出现差错，或者发生风灾、火灾等意外损坏情况时，则需要对原建筑物进行补强加固处理。由于我国多数地区都处于地震区，在这些地
18、区对建筑结构进行抗震加固以及对震损结构的修复，也常常是结构工程师的主要工作内容。 总之，在现代社会中对建筑物的补强加固技术进行开发研究是非常必要的，具有重要的社会效益和巨大的经济效益。随着时间的推移，结构加固作为结构工程的一个分支学科、正方兴未艾。结构的加固改造技术近些年来取得了长足的进展，新材料、新技术不断应用到这一新兴领域。原始的加固方法有很多，如 (1)加大截面加固法；(2)外包钢加固法和粘钢加固法；(3)预应力法；(4)增加附加支撑构件加固法；(5)修补裂缝法。但是,大多数方法虽然对改善结构的强度、刚度以及抗震性能起到了一定的作用,但它们也存在着许多缺点，(1)自重大，由此可能会造成连
19、锁补强问题；(2)对建筑物的使用功能、美观造成很大影响；(3)抗腐蚀性能差，易丧失其应有功能，尤其在厂房中显得尤为突出；(4)施工复杂且周期长，影响了正常工作及生活，社会效益差。在80年代末，基于粘钢加固法的思路，出现了以纤维增强材料(Fiber Reinforced Plastics)代替钢板作为混凝土结构补强材料的新思路。最近几年，国外通过外部粘贴纤维树脂层增强混凝上结构的研究逐渐升温，其实际应用也越来越普遍。其技术特点是:建筑空间利用率高、增强目的和部件多样、耐久性好、施工方便。在利用纤维增强材料进行加固混凝土结构的研究开始，人们曾尝试采用了不同的纤维复合材料进行加固，主要包括:碳纤维(
20、Carbon Fiber Reinforced Plastics)、玻璃纤维(Glass Fiber Reinforced Plastics)、芳纶纤维(Aramid Fiber Reinforced Plastics)。而碳纤维因为其优异的物理力学性能，而受到研究人员广泛关注。目前，碳纤维已成为新型加固材料的主流。1.1.1 国外状况 己有文献显示，最早开始发展CFRP加固技术的国家是德国和瑞士，随后日本也展开了激烈的竞争开发。从此，欧、美、日等发达国家开始了利用CFRP加固混凝土结构的研究并将其用于工程实践。现在利用 CFRP对已有建筑物进行加固的技术已开始在世界各地迅猛发展。(1)美国状
21、况 美国是世界上最早利用复合材料的国家之将CFRP复合材料用于，混凝土结构加固是在80年代后期，已于1991年将CFRP应用于桥面板补强加固中，美国加里福尼亚州运输部在1996年春季的192号计划批准时，为该州桥梁加固工程提高抗震等级批复了20亿美元进行桥梁加固.正是这种加固的需要，带动了美国CFRP产品在加固方面的应用.1998年，美国报道了JRCI公司应用CFRP材料加固了3480座混凝土桥墩，工期仅为3个月，目前，CFRP材料正越来越多地应用到结构方面。(2)日本、韩国状况 日本于80年代初开始开发研究应用连续纤维增强材料CFRP补强加固已有的钢筋混凝土建筑物，各种科研机构及高等院校进行
22、了大量的研究，取得了长足的进展，特别是对抗震加固的性能与效果进行了研究。Merier进行了采用碳纤维板加固的可行性研究，指出可以用碳纤维板代替钢板，从而简化施工方法、降低总成本。Saadamanesh和Ehsani研究了碳纤维板加固梁的抗弯性能，认为选择合适的粘接剂对提高校加强构件的机械性能尤为重要，还研究了不同材料性能和数量对加固梁强度的影响。Triantafillou和Plevris研究了碳纤维加固梁不同破坏形态的破坏机理。自从1986年第一次投入使用后，它已经被用于维护和加固公路桥面板、桥墩、隧道、烟囱、高速路和房屋等数千个修缮工程，特别是阪神大地震后，用碳纤维材料加固修补大量的混凝土结
23、构(如Hata桥面,Hiyoshikura桥面、Yoshino隧道等)。在韩国，三丰百货大楼倒塌后，大量应用碳纤维布加固、修补其混凝土结构，同时在建筑结构物方面的应用已得到认可，1996年有1 00m2以上的碳纤维布投入使用，并把这种方法应用到土木工程结构的其他方面。(3)欧洲状况 在欧洲，瑞士EMPA实验室、德国IBMB研究院最早开始了采用不同的FRP材料加固混凝土梁的弯曲性能实验研究，且在1990年之前就已经应用于6座桥梁的补强加固工程。意大利于1996年首次大批量投入使用，一年进行了五项大的工程加固，涉及到了建筑物、桥梁等(如南部地区报社展览大厅、法拉明尼亚公路高架桥等)。在近二十年的研
24、究和实践中，这项技术在欧洲已近成熟，且推广开来，并形成了自己的设计和施工准则。 总之，发达国家利用CFRP进行混凝土结构加固技术己经比较成熟，尤其是在抗震加固性能与效果方面进行了大量研究，在此基础上编制了行业标准与规范，使这项技术逐步走向产业化。1.1.2 国内状况 我国的碳纤维加固修补混凝土结构技术起步较晚，是在20世纪90年代开始的，但自1997年以来，国内单位进行这方面的研究趋于活跃，已经形成了科研院所、高等院校、生产单位、商业公司共同努力，技术飞速发展的势头，取得了大量的科研成果，完成了大量的工程应用。其中，中国国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心、清华大学、东南大学、天津大学等都是
25、国内对此技术进行系统研究的单位之一。 中国国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心的岳清瑞等考虑二次受力时碳纤维布加固混凝土构件正截面受力特征，提出了一种考虑二次受力时碳纤维抗弯加固承载力的计算方法。同时，根据不同受力状态下碳纤维布与混凝土间粘结性能的试验，统计分析了碳纤维布与混凝土之间粘结性能的变化规律，初步描述了碳纤维布与混凝土间的粘结机理，总结认为对碳纤维布与混凝土之间粘结强度有较大影响的因素有粘结界面受力的形式、混凝土强度等级、施工质量、材料性质和品种等。根据对碳纤维布加固钢筋混凝土柱后弯矩曲率关系分析，发现采用碳纤维布加固可以提高柱的变形能力，提高往的变形能力和滞回耗能能力，使混凝土柱
26、的延性性能和抗震性能得到显著改善。 东南大学的吴刚、吕志涛等对用碳纤维布加固钢筋混凝土梁后的抗弯以及抗剪破坏特征、承载力及影响因素进行了研究与分析，并提出了受弯与受剪的承载力计算公式，供工程应用参考。同时还利用有限元分析程序进行了粘贴碳纤维加固时梁中粘结界面应力的计算分析，发现在影响粘结界面应力的主要因素中，胶层越薄，胶层弹性模量越高，粘板端点离支座越远，粘板越厚，粘板弹性模量越高，粘结应力就越大。 此外，天津大学的赵彤、谢剑、戴自强等也从1997年开始便开始了对碳纤维材料在土木工程中的应用做了深入的研究。在对碳纤维材料与粘接剂的材料性能、碳纤维布约束混凝土的受力特性、碳纤维布补强加固钢筋混凝
27、土受弯构件的正截面承载力及斜截面承载力、碳纤维布补强加固钢筋混凝土柱正截面承载力及改善钢筋混凝土柱的抗震性能、碳纤维布对提高高强混凝土抗压强度和改善其延性的作用、碳纤维布加固砌体结构的受力和变形特性等各个方面进行了大量的试验，并取得了一批很有价值的试验数据和研究成果。 到现在，由于从事碳纤维材料应用技术研究开发人士的大力推广，这项技术己经从基本不为人知，发展到现在的广为人知。从主要用于工业与民用建筑的加固修复发展到加固桥梁、隧道、水利工程以及其他特种结构的加固修复。不但加固混凝土结构的实际工程数量急剧增长，对砌体结构、木结构、钢结构等采用CFRP进行加固修复的实例也不断出现。加固修复采用的CF
28、RP材料从主要为碳纤维材料发展到以碳纤维材料为主，其他纤维材料为辅，以片材为主，兼用其他型材。从单纯的结构加固到CFRP与其他建材的组合结构的趋势，应用范围不断扩大。统计数据显示，在我国CFRP用于工业与民用建筑物结构加固修复的项目数量目前要远远大于加固修复桥梁的项目数量，这与其他国家有较大的区别，而在其他国家，FRP主要用于结构(尤其是桥梁)的抗震加固。在我国，对桥梁结构的抗震设计要求相对较高，现阶段主要要求进行一般的承载力加固、病害后的修复随着技术的发展和社会需要的变化，CFRP用于桥梁结构抗震加固的实例也在逐渐增长，同时在水利工程、海洋及港口工程、特殊环境下工程应用FRP的研究也开始了。
29、1.2 碳纤维材料和碳纤维加固技术及优点1.2.1 碳纤维材料优点(1)高效高强 由于CFRP优异的物理力学性能，在加固修补混凝土结构时，可以充分利用其高强度，高弹性模量的特点来提高混凝土构件的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固修补的目的。这对于抗震加固修补具有重要的意义。(2)具有良好的耐久性和耐腐蚀性 由于碳纤维材料的化学特性，决定了碳纤维加固修补的混凝土结构具有良好的耐久性和腐蚀性，可以抵抗建筑物经常遇到的各种酸、碱、盐等物质的腐蚀。应用碳纤维加固修补方法对结构进行处理后，不必进行防锈维护，从而节省维修费用。而且其本身还可以起到对内部混凝土的保护作用，达到双重加固修补的目的。(3
30、)适用面广 碳纤维布加固修补技术可广泛应用于各种结构类型（如建筑物，构筑物，桥梁，隧道，涵洞，烟囱等），各种结构形状（如矩形，圆形，曲面结构等），各种结构部位（如梁，柱，板，拱，壳，墩等）的加固修补。而且不改变结构形状，不影响结构的外观，这是目前任何其他结构加工方法都无法比拟的。尤其重要的是，对于一些大型的土木工程结构，如大型桥梁的桥墩，桥梁及桥板，隧道，大型简体及壳体结构等，采用原有的传统加固方法几乎无法实施，而采用该技术都可以很顺利的解决。(4)施工便捷，施工功效高 没有湿作业，不需要大型施工机具，无须现场固定设施，施工占用场地少。成品的碳纤维加固材料是一种织物，其幅宽可以为20cm、30
31、cm、50cm，甚至100cm不等，长度为50100m。卷成卷，现场使用时可以根据需要用剪刀或刀片进行裁减，不像钢板那样需要专门的切割工具，同为粘贴加固法，粘贴碳纤维布是粘贴钢板施工功效的48倍。(5)施工质量容易保证 由于碳纤维材料是柔性的，所以在被加固的结构表面不平整的时候可以基本可以保持近100%的有效粘贴率。即使粘贴后发现表面局部有气泡也容易处理，只要用树脂注射器将树脂注射进气泡中将空气赶走就可以了。(6)对结构无额外的负担 碳纤维材料质量轻而且很薄，粘贴后每平方米重量不到1.0 Kg（包括树脂重量），粘贴一层厚度仅为1.0 mm左右，加固修补后，基本不增加原结构自重和原构件尺寸。(7
32、)对原结构无新的损伤 通过环氧树脂系列材料与结构有效粘贴，不需要设置锚固螺栓等。1.2.2 碳纤维材料缺点（1） 延性不足 这几乎是碳纤维最大的一个缺陷，无论是布材，板材或筋材，都是由许多单丝纤维组成的，纤维之间依靠树脂材料传递剪力来共同工作。由于纤维与树脂在截面上分布不均匀，缺乏延性，使得单丝的碳纤维达到极限强度后即断裂，高应力区的纤维断裂时低应力区的纤维强度远远发挥不出来，另外，单丝强度具有一定的离散性，材料的整体强度远远低于单丝强度。加固后碳纤维布的延性不足就会造成构件的延性不足，构件可能会发生脆性破坏。这一点度与需要较大变形或抗震要求比较高的结构来说是十分不利的。（2）弹性模量与强度的
33、比值过低 CFRP的强度非常高，一般都达到3000Mpa以上，而且弹性模量相对来说却低得多，常压情况下只有230Gpa。要发挥较大的强度，碳纤维增强塑料需要相当的变形，当与钢筋共同工作时，钢筋屈服后CFRP只能达到强度的20%左右，如果按照刚度的要求采用大量的CFRP来控制结构的变形和裂缝的发展，在经济上与粘钢等加固技术相比缺乏竞争力，并且在强度方面有太多不必要的富余。以往的研究工作也表明，外粘CFRP加固受弯构件，被加固构件的性能提高主要在强度方面，刚度尤其是早期刚度的提高相当小，对于刚度也要求加固的结构来说是相当不适用的。1.2.3 碳纤维加固技术由于用于实际加固工程的碳纤维形式主要是片材
34、，所以目前对于CFRP 在加固领域的研究也主要集中在片材上，包括以下几个方面：在构件的受拉面粘贴碳纤维片材， 研究加固构件的抗弯性能，在构件的剪切区粘贴碳纤维片材，研究加固构件的抗剪性能，对受压的柱状构件进行加固，研究加固构件的抗压性能，在反复荷载作用下，研究加固构件的抗疲劳性能等。(1)抗弯加固 应用碳纤维布进行抗弯加固主要是利用碳纤维抗拉承载力高的特性，将碳纤维布粘贴在构件的受拉面，使之与混凝土共同承受荷载, 以提高构件的受弯承载力, 从而达到加固补强的作用。从现有的相关文献上看，影响碳纤维布加固效果的主要因素有：碳纤维布的用量， 加固区段的范围， 混凝土强度， 配筋率，碳纤维布端部锚固情
35、况以及加固前构件的受载情况等。(2)抗剪加固 抗剪加固主要是将碳纤维片材(一般采用的是碳纤维布) 粘贴于构件的剪跨区， 起到与箍筋类似的作用， 以提高构件的抗剪承载力。加固的原理是利用碳纤维布对混凝土的约束来抑制剪切裂缝的开裂和发展。1.2.4 碳纤维布加固优点(1)碳纤维布重量轻，施工时不用任何重型设备，而且又很薄不需要较大的空间，尤其是在该工程加固空间紧张的情况下更能显示这一优越性。(2) 不受建筑物结构的几何尺寸、形状影响，碳纤维布可任意弯曲成各种几何形状及尺寸。(3)加固钢筋混凝土结构，采用粘贴强度高和高弹性模量的碳纤维办法，也能取得类似于钢板加固的同样效果，但其结构重量未增加，外表也
36、轻巧美观。(4)有极好的耐久性，由于加固只使用碳纤维和配套树脂因而不会生锈，并具有耐酸、碱、盐和大气环境腐蚀等性能，碳纤维布有极好的抗化学作用。(5)为促进该项新技术、新材料的快速发展，建议有关单位应尽快组织力量，制定完整的设计、施工、质量检验和验收标准等技术规范。粘贴碳纤维复合材料新技术在该工程应用中，效果良好未出现其他质量问题，是加固钢筋混凝土结构行之有效的方法，值的推广。1.3 我国碳纤维加固技术存在的问题(1) 碳纤维是一种脆性材料, 所以在弯角和构件表面曲率较大的情况下, 用碳纤维片材进行构件的加固与补强时不能充分发挥其高强高模的性能, 这一方面的技术有待进一步的研究。(2) 构件加
37、固后极限状态下的破坏形式多数是粘结破坏, 其破坏机理比较复杂, 目前这方面的研究还很不充分。 因此, 关于碳纤维加固混凝土的结构界面力学性能及长期受力性能是一个值得深入研究的课题。(3) 碳纤维加固材料的国产化。目前, 粘贴树脂已经实现了国产化, 但该项加固技术所需的主要材料碳纤维仍然依赖进口, 造成加固成本偏高。因此, 材料的国产化以降低工程造价是件十分紧迫的事情。(4) 技术的规范化程度不够。由于FRP加固修复结构技术在中国的研究和应用历史较短，基础较薄弱，在标准和规程的编制中面临一些问题，例如研究的系统性不够，基础理论研究较少，材料的生产与使用不完全协调等。这些问题都有待于进一步的研究工
38、作加以解决。(5) 基础及应用研究工作不够深人。如前所述，我国目前进行的研究与国外相比还相对肤浅，在包括材料类型、性能及使用范围上，研究的深度还不够。(6) 交流不够广泛。各有关单位在材料生产、应用上及技术的研究方面交流协作仍有欠缺，尤其是不同行业间的交流与协作较少，导致一些研究上的低水平重复与应用上的重复性错误。(7) 该项技术的标准化工作还不成系统。标准化工作是一项新技术、新材料得以健康、快速发展的基础。这里所指的标准化并不仅仅指FRP加固结构的技术标准或规程，而是包括FRP材料生产、使用、检验、加固设计、计算、工程施工与验收等一系列标准化工作，这方面还有大量的工作要做。(8) 工程应用不
39、规范。FRP应用于土木工程中的历史很短，在工程应用的认识上还存在误区，有一些忽视材料与结构特征，不经验证随意使用FRP用于结构的做法。也有一些因对标准(规程)片面理解而造成的问题，这些都需要所有从事CFRP技术的人们通过宣传正确的成果来引导、改善。(9) 在碳纤维布加固运用过程中存在碳纤维布材料不能被充分合理的利用及使用阶段加固效果不明显，对开裂荷载和屈服荷载提高程度不大等问题；另一方面目前研究工作大都限于试验及理论分析，实验数据的离散性和经费问题都很大程度上限制了研究工作的进展。(10)在实际工作中，加固构建存在着初始弯矩，而为了简化计算，当前所作的大量理论研究都未考虑构建所受的初始弯矩，这
40、种简化过高的估算了构建的实际抗弯受载力。当所需加固的构建所受的初始弯矩较大时，这种计算方法是偏于不安全的。因此，在结构加固设计计算中，考虑初始弯矩的影响有着重要的意义。(11)混凝土构件粘贴CFRP后期效果在很大程度上取决于锚固措施、搭接长度、粘贴层数等因素的影响，关于这些因素对梁、板、柱的加固效果的研究已经作了不少工作。但是，由于碳纤维布是柔性材料，从实际上看，它更适合于加固形状复杂的涵洞、隧道、烟囱等结构；也由于它的耐腐蚀性，可以更多地用来加固一些耐疲劳、耐老化、耐腐蚀的结构。目前在这些方面都做得很不够，有必要开展这方面的研究工作。CFRP加固修补结构技术从某种意义上来讲属于材料与工程的交
41、叉学科，CFRP作为一种新型的有发展潜力的建筑材料与技术，并不是要取代传统的建筑材料钢材与混凝土，而是作为传统建筑材料的一个重要补充。碳纤维加固中没有准确的设计方案，施工粗糙，不能保证设计方案的实现等一系列的问题也要引起我们的重视。第2章 碳纤维布加固混凝土结构设计方案的确定2.1 粘贴碳纤维布加固工程设计的规定2.1.1 加固工程设计的一般规定通过大量的工程实践，对碳纤维片材加固混凝土结构进行了大量的总结，专家们做出了以下一些设计规定：(1)采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时，应通过配套粘贴材料将碳纤维片材粘贴于构件表面，使碳纤维片材承受拉力，并与混凝土变形协调，共同受力。(2)碳纤维片材可
42、采用下列方式对混凝土结构构建进行加固：在梁、板构件的受拉区粘贴碳纤维片材进行受弯加固，纤维方向与加固处的受拉方向一致。采用封闭式粘贴、U型粘贴或侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固，纤维方向宜与构件轴垂直。采用封闭式粘贴对柱进行抗震加固，纤维方向与柱轴向垂直。当有可靠依据时，碳纤维片材也可用于其它形式和其它受力状况的混凝土结构构件的加固。(3)采用粘贴碳纤维片材加固混凝土结构时，应按国家现行有关标准采用以概率理论为基础的极限状态设计法进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算。钢筋和混凝土材料宜根据检测得到的实际强度，按国家现行有关标准确定其相应的材料强度设计指标。碳纤维片材应根据构件达到极限
43、状态时的应变，按线弹性应力应变关系确定其相应的应力。(4)碳纤维片材应取生产厂提供的不小于95%保证率的极限抗拉强度作为抗拉强度标准值。(5)当采用粘贴碳纤维片材对结构或构建进行加固时，应考虑加固后对结构中其它构件或构件的其它性能可能产生的影响。(6)采用粘贴碳纤维片材进行结构加固时，宜卸除作用在结构上的活荷载。如不能再完全卸载条件下进行加固，应考虑二次受力的影响。(7)在受弯加固和受剪加固时，被加固混凝土结构和构件的实际混凝土强度等级不应低于C15。采用封闭粘贴碳纤维片材加固混凝土柱时，混凝土强度等级不应低于C10。2.1.2 加固设计原则(1)在进行加固设计时，遵循对称加固的原则，使加固建
44、筑物的质量分布、刚度分布比较均匀，结构楼层综合抗震能力指数、构件的抗震承载力满足建筑抗震鉴定标准、建筑抗震加固技术规程的要求。(2)加固设计应与施工工艺紧密结合，加固措施应具有可操作性，施工质量应有可靠保证。(3)加固设计应综合考虑各方案，并从经济、技术两方面比较，择优而用。2.2 粘贴碳纤维布加固工程设计方案的计算2.2.1 工程概况某住宅楼，砖混结构，半地下室，基础形式为墙下条形基础，纵横墙均为承重墙，上铺预制空心板。该工程于2002年1月竣工后不久，便发现混凝土梁出现裂缝，经检查，该住宅楼每层客厅与餐厅连接处混凝土梁均出现横向裂缝，缝宽约为0.4mm，最宽的裂缝已经达到了0.5mm，超过
45、了规范允许的最大裂缝宽度。见表2-1：表2-1 结构构建的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值环境类别钢筋混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控制等级lim(mm)裂缝控制等级lim(mm)一二三三三三0.3(0.4)0.20.2三二一0.2一一(1) 荷载楼面板传来的均布恒载标准值（包括预制板、现浇板、地板砖、顶棚抹灰等荷载）:=14.2 kN/m；梁自重标准值：=3.1kN/m；梁承受的恒载标准值为： 17.3 kN/m；梁承受的活载标准值为：=9.6kN/m；梁承受的线荷载设计值为：=34.2kN/m；该梁两端为砖墙支撑，可以看作铰支座，按简之梁计算内力，其弯矩设计值M和剪力设计值V经计算为：l2=96.5kNmkN(2) 工程材料及设计情况该梁截面尺寸250mm500mm，梁弯矩设计值96.5kNm，剪力设计值81.2kN，依据原构建施工隐蔽工程记录资料，梁上部纵向配筋212（级钢筋， =210N/mm2），配筋面积226mm2，梁底纵向配筋220（级钢筋，=30