jinnianlai
，renmenduijiegoudeanquanxing
，shiyongxinghenaijiuxingyaoqiubuduanzengqiang，duixianyoujiegoudeweihuheweixiujiaguyinqilegongchengjiedeguangfanzhongshi。youhenduodeyinsuhuisuoduanxianyoujiegoudeshiyongshoumingruwulilaohua，huaxuefushi
，shehuixuqiudebianhua
，shejibiaozhundetigaodeng
，zhexiechuxianwentidejianzhuwu
，dangshijiqingkuangbuyunxutuidaozhongjianshi，zezhinengcaiqushidangdejishucuoshiduiqijinxingjiagubuqiangchuli。

隨著材料科學的發展，纖維材料於土木工程中的應用成為國內外研究的熱點，纖維材料中的碳纖維用於加固補強混凝土結構有著其自身的技術優勢：高效高強（可以充分的利用其高強度、高模量的特點來提高結構及構件的承載力和延性，改善受力性能，達到高效加固的目的）
、耐腐蝕性及耐久性（碳纖維材料化學性質穩定，不與酸堿鹽等化學物質反應）、不增加構件的自重和體積（碳纖維質輕而薄）、使用麵廣（碳纖維是一種柔性材料
，且可以任意裁剪）、便於施工（無需大型的施工機械，占用場地少
，無濕作業）。碳纖維布已廣泛應用於鋼筋混凝土結構的梁板柱的加固補強
，並由國家工業建築診斷與改造工程研究中心主編，在總結近年來國內各高校和科研單位的研究成果以及各設計、施工單位采用碳纖維布進行結構加固的實踐經驗，參考國外大量相關資料
，並進行大量的試算和調研的基礎上，製定了《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》，其編號為CECS146：2003。以下將針對各種情況來進行說明其簡便的計算方法。

◆ 碳纖維補強加固鋼筋混凝土受彎構件的正截麵承載力：

正截麵承載力全過程分析的假定：平截麵假定

；鋼筋采用完全彈塑性的應力-應變關係
；受壓區混凝土采用E.Hognestad建議的非線形應力-應變關係；混凝土受壓區沿截麵高度劃分成有限的麵積相等的條帶（小單元）
，並設每條帶的應力均勻分布。根據理論分析結合實驗數據提出了如下的簡化計算方法：偏於安全的假設碳纖維的拉應變等於鋼筋的拉應變
，並
將碳纖維的麵積轉化為等效鋼筋麵積：

式中 ， ， 和 分別表示碳纖維的麵積、抗拉強度
、等效的鋼筋麵積與鋼筋的抗拉強度。

碳纖維的麵積取其淨麵積即：

其中 為碳纖維的計算厚度， 為碳纖維布的幅寬
， 為層數。

得到等效鋼筋麵積之後
，可參照鋼筋混凝土單筋矩形截麵受彎構件的正截麵設計公式進行計算。

對受壓區混凝土合力作用點取矩

其中 可有水平力平衡得到：

上式中 為混凝土棱柱體抗壓強度
； 為鋼筋混凝土構件中所配鋼筋麵積與碳纖維布的等效鋼筋麵積總和。

對於碳纖維布補強加固的鋼筋混凝土適筋梁，其適用條件為：受壓區高度 不宜大於 ；加固後受彎承載力的提高幅度不宜超過40%；加固後在荷載效應標準組合下受拉鋼筋的拉應力不宜超過鋼筋的抗拉強度標準值。

當計算得到的相對受壓區高度 高度不大於 ,或者小於 時，應對碳纖維片材的厚度進行折減
，具體計算方法詳見技術規程的有關部分。其中 為碳纖維片材達到其允許拉應變與混凝土壓壞同時發生時的相對受壓區高度。

工程實例1：mouhunhejiegou

，yuanshejiweijiaoshi
，houyinshiyongyaoqiudebianhuagaiweishuku。youyuloumianhezaidezengjia
，shideanyuanhezaishejidejinshenliangkangwanqiangdubuzu，xuyaojinxingbuqiangjiaguchuli。gailiangkuaduwei5m
，截麵尺寸為 ，按原使用荷載計算的跨中彎矩為 。受力鋼筋為3Ф18 ，設計強度為
，混凝土的強度等級可取為 ，使用功能改變後要求梁的抗彎承載力增加到 。按照現行的混凝土規範計算得到原設計能承受的彎矩為 （此建築物按89規範設計，如果按照89混凝土規範裏的材料強度取值來計算則 ）
，對該梁采用碳纖維布進行補強，在梁底粘貼兩層兩條寬 ，厚度為 的碳纖維布（碳纖維布的抗拉強度為 ）。有 ， ，滿足公式計算要求。則有 。選用兩條的加固方案
，一是考慮到分條加固的效果比整條好，二是考慮到兩條布同時失效的概率小，可提高加固後構件的安全度。

工程實例2：某住宅小區由於施工的原因
，樓板出現了大量的貫通裂縫，有的出現於板角，有的出現於板跨中，在住戶中造成了很大影響。後采用碳纖維布進行補強，在用樹脂封閉裂縫後，選用 寬的碳纖維布在板角處的板麵放射狀布置

，在跨中的板底按間距 沿裂縫走向布置，取得了很好的效果。

◆ 碳纖維布補強加固鋼筋混凝土受彎構件的斜截麵承載力：

碳纖維布加固鋼筋混凝土梁時
，其抗剪效果作用和箍筋類似
，梁在彎剪受力時
，傳力模型是桁架機構與拉杆拱機構的複合傳力機製。

剪跨比小 shi，fashengxieyapohuai。tanxianweideyingbianfazhansudujiaoman
，zaigoujiandadaozuidashoujianchengzailishi，tanxianweideyingbianxiangduijiaoxiao

，qiduikangjianchengzailidegongxianyejiaoxiao，jiaguxiaoguobumingxian。

隨著剪跨比的加大 

，發生剪壓破壞。此時碳纖維布受力較大
，碳纖維的應變已接近於拉斷應變，其對抗剪承載力的貢獻較大，加固效果明顯。

當剪跨比很大 時
，發生斜拉破壞。此時梁的主裂縫方向較緩
，與碳纖維的受力方向接近垂直。雖然碳纖維布的受力更為合理，但是對於這種破壞形式
，主裂縫兩側的混凝土塊體將在破壞前發生錯動，而碳纖維布的剛度很小，可能在碳纖維完全發揮作用之前就和混凝土剝離破壞。因而隻有當剪跨比適中時才可采用碳纖維布加固。

根據試驗研究和力學分析，碳纖維布加固鋼筋混凝土梁的總剪力可表示為鋼筋混凝土部分承擔的剪力和碳纖維布貢獻的抗剪能力之和：




--構件斜截麵上的剪力設計值；

--鋼筋混凝土混凝土構件承擔的剪力按照現行《鋼筋混凝土結構設計規範》計算
； --碳纖維片材承擔的剪力
；

--達到受剪承載力極限狀態時碳纖維片材的應變；

--碳纖維片材的極限拉應變；

--碳纖維片材的加固形式係數
，對封閉粘貼取1.0，U形粘貼取0.85
，側麵粘貼取0.70；

--構件受剪計算截麵的剪跨比，對於集中荷載作用情況取 ，當 大於3.0時取3.0
，當 小於1.5時取1.5， 為集中荷載作用點到支座邊緣的距離；對均布荷載的情況取3.0

；


、 
、 --碳纖維的粘貼層數
、單層碳纖維的厚度、碳纖維布條帶的寬度；

、 --碳纖維條的淨間距、側麵粘貼碳纖維布的高度；

工程實例3：某混合結構房屋

，其進深梁的截麵尺寸為 
，支座最大剪力為 
，混凝土設計強度為 
，實際配箍筋為Ф6@250。後由於使用功能的變化增加了樓麵荷載，使支座處最大剪力增加到 。造成該梁抗剪承載力不足
，需要進行補強加固。選用碳纖維布進行抗剪補強

，碳纖維布的抗拉強度為

，通過5
、6


、7式的計算選用每隔 粘貼一層寬 的碳纖維U形箍既可以滿足抗剪承載力的要求。

◆ 碳纖維補強加固鋼筋混凝土柱的抗剪承載能力及柱的抗震性能加固

對鋼筋混凝土柱進行受剪加固時，應按照下列公式進行斜截麵受剪承載力計算：




--鋼筋混凝土柱的剪力設計值
；

--鋼筋混凝土混凝土構件承擔的剪力，按照現行《鋼筋混凝土結構設計規範》計算； --碳纖維片材承擔的剪力；

--柱的軸壓比；

--柱的剪跨比，對於框架柱取
，當 大於3.0時取3.0
，小於1.0時取1.0
， 為框架柱淨高， 為截麵的有效高度。
當采用碳纖維對柱子進行抗震加(jia)固(gu)時(shi)，可(ke)以(yi)約(yue)束(shu)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)變(bian)形(xing)
，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)，降(jiang)低(di)軸(zhou)壓(ya)比(bi)。但(dan)是(shi)這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)研(yan)究(jiu)還(hai)不(bu)是(shi)很(hen)充(chong)分(fen)，當(dang)有(you)可(ke)靠(kao)依(yi)據(ju)時(shi)，方(fang)可(ke)考(kao)慮(lv)其(qi)作(zuo)用(yong)。當(dang)采(cai)用(yong)封(feng)閉(bi)式(shi)粘(zhan)貼(tie)碳(tan)纖(xian)維(wei)對(dui)柱(zhu)子(zi)進(jin)行(xing)抗震加固時，柱端箍筋加密區的總折算體積配箍率可按下列公式計算，並應滿足混凝土結構設計規範對柱端箍筋加密區體積配箍率的要求：


、 --柱子的截麵高度、寬度；


、 --總折算體積配箍率、按箍筋範圍內核心截麵計算的體積配箍率

；

--碳纖維的有效約束係數，取0.45；軸壓比大於0.5，且加固時未卸載取0.36
；


、 --碳纖維的抗拉強度設計值、箍筋的抗拉強度設計值
；
碳tan纖xian維wei還hai可ke用yong於yu加jia鋼gang筋jin固gu混hun凝ning土tu柱zhu的de正zheng截jie麵mian承cheng載zai力li。但dan是shi由you於yu碳tan纖xian維wei本ben身shen抗kang拉la強qiang度du高gao
，而er不bu能neng受shou壓ya，可ke用yong於yu大da偏pian壓ya的de情qing況kuang。但dan技ji術shu規gui程cheng沒mei有you給gei出chu相xiang應ying計ji算suan方fang法fa。