CFRP加固钢筋混凝土梁疲劳性能研究综述
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CFRP加固技术施工便捷，工效高，不需要大型施 工机具，施工占用场地少；具有较强的变形性能，可以 在各种形状的结构物上进行修补，适用面广；粘接质 量易保证，即使被加固的结构表面不是非常平整，也 基本可以达到 100%的有效粘贴率。
材料是决定此加固方法效果的关键，CFRP材料 和专用结构胶的选取直接决定着加固质量。两种不同 材料工作的滞后效应影响着加固结构的工作效率。弹 性模量与强度的比值过低，与钢筋混凝土共同工作时 CFRP的强度得不到重分发挥。另现场施工时还应注 意防火问题。
赵少伟、张晓彬等[3]对 6根大比例的混凝土梁进 行有粘接预应力 CFRP板加固梁试验，发现经预应力 碳纤维板加固的损伤梁疲劳性能与完好梁相近；预先 /%
施加 60%预拉力试件的钢筋应变、裂纹间距及宽度较 部滑移量呈增长趋势；应力水平越高对剪应变沿黏结
40%的试件均有所增大，疲劳性能显著降低；预应力 长度的分布规律及端部滑移情况的影响越明显，剩余
CFRP材料的弹性模量与钢材接近，仅靠粘接力 加固在正常使用状态下碳纤维未能充分利用、对试件 的受力性能无显著改善作用且主要以粘结界面失效 而破坏。采用不同的加固方式可有效改善加固梁的受 力性能。
易正翔、李昂等[2]通过不同孔径及孔距 CFRP板 条混凝土梁的拉拔试件(6个外贴式，6个内嵌式)研究 了开孔 CFRP板条与混凝土粘接性能。结果表明： CFRP板条开孔可以显著增加 CFRP与混凝土粘结界 面的延性；任何形式的开孔 CFRP板条组合界面的粘 接强度均明显提高；在一定范围内，随着 CFRP板条 开孔直径的增大，组合界面的粘接强度逐步增加；小 距离开孔对粘接效果的提高仅在一定范围内有效。
①预应力 CFRP加固梁可极大地提高试验梁的 服役寿命，采用预应力锚具在两端进行可靠锚固，还 能避免碳纤维片材与钢梁表明过早发生剥离破坏。可 见预应力碳纤维加固在结构加固中具有较好的应用 前景。
②加固后试件的疲劳性能随加固量不同而变化，
王博试验研究[6]表明：适当粘结长度和胶层厚度
而对此方面我们的研究理论尚有欠缺，亟需完善。 ③随着建筑使用年限的增长，建筑腐蚀问题已不
下的组合梁疲劳后静力极限荷载有较大提高；试件的 可避免。作为优异的补强材料，CFRP加固锈蚀钢筋混
粘结界面应力幅值随 CFRP长度的增加而增长，增加 凝土梁的疲劳性能引起了国内外的广泛关注，但目前
幅度大致呈增大趋势、粘结界面损伤发生更加均匀及 国内外相关研究成果甚少。
水平应与原试件刚度匹配。
界面黏结承载力的下降幅度便越大。
彭晖等[4]对 7根大尺寸试件的疲劳试验研究表明，
陈翠峰[9]进行的随机疲劳荷载作用下的 CFRP加
预应力 CFRP板加固梁的疲劳寿命较非预应力加固 固混凝土结构的抗疲劳性能研究表明：随机载荷下试
有显著提高；非预应力碳纤维板加固构件在钢筋疲劳 验梁的疲劳损伤破坏过程与等幅载荷作用下相同，疲
! " # $ 张佩雲（1998-），男，山西孝义人，在读本科生，专业方向：结 构工程。 % & ! " 崔贤（1977-），男，工学博士，讲师，硕士生导师。研究方向： 新型复合材料及耐久性能。
有机 高温的惰性气体下去除碳以外的所有元素制成的新 型非金属材料称为碳纤维。它具有自重小、比强高、耐 疲劳、抗蠕变、耐磨损、尺寸稳定、热膨胀系数小、自润 滑和吸能抗震等一系列优异性能。
层、预应力水平及加固量等诸多因素的影响。
间增大，数量增加。
张劲松等[5]研究表明，未锚固梁的碳纤维剥离破
坏模式不会随着 CFRP加固层数的增加而改变；对于
碳纤维加固中，端部可采取 X、U形箍等适当的锚固 措施，以降低粘贴端的端部应力，提高底部加固件的 利用率，延长加固梁的疲劳服役寿命；依靠碳纤维拉 力承载的 X型箍锚固的效果优于靠胶体粘贴性能承 载的 U型箍。
钢筋混凝土结构作为目前最常见的结构形式，因 严重的材料腐蚀[1]、用途改变、设计标准提高等问题不 断涌现，严重限制了建筑的使用年限，结构加固技术 应运而生。但粘贴钢板、增大截面及增设支点等传统 的加固方法虽然可以改善建筑的承载能力，但因施工 和应用等方面的缺陷严重阻碍了这些技术的推广应 用。
始于 20世纪 80年代美国、日本等发达国家的利 用碳纤维增强复合材料 (FiberReinforcedPolymer，简 称 FRP)为主要原料的碳纤维结构加固技术虽然在我 国起步晚，但其因自身的优势得到了快速发展，并且 已经产生较大的经济效益。在钢筋混凝土结构破坏的 所有作用中，疲劳破坏是其承载能力退化的主要原因 之一，减小结构疲劳破坏造成人员伤亡和经济损失变 得十分重要。近年来 CFRP材料加固后结构的疲劳性 能也成为了学者们热议的话题之一。本文就此对目前 该技术的研究进行了一次较为系统的总结，提出了其 在研究中尚存在的一些问题，为今后 CFRP加固钢筋 混凝土结构的研究提供参考。
断裂之前黏结层树脂先产生疲劳破坏从而引起碳纤 劳损伤都可以分为三个阶段；试件的能量吸收总量随
维板剥离，而预应力加固件在较高荷载幅下均未出现 载荷水平的降低而增加，随疲劳寿命的增加而增加；
%&'()*+,安徽建筑
CFRP板条剥离的现象;加固梁的疲劳性能受粘结胶 在增强梁中随着载荷水平的降低，疲劳裂缝出现的区
>?@A 89:;<=>?@ABCDEFG
（延边大学工学院 ，吉林 延吉 133002）
HIJKDELMN 安徽建筑
' (随着建筑服役年限的增长，环境腐蚀限制结构承载力 的问题已不容忽视。CFRP材料因其优异的力学性能在钢筋混 凝土结构的加固修复领域受到了青睐，CFRP加固结构疲劳性 能的研究也在如火如荼地进行。文章结合现有实验，较完整地 总结了 CFRP材料加固钢筋混凝土梁疲劳性能的研究进程。 ) * + CFRP；钢筋混凝土梁；疲劳性能 ,-./0!"#$%&' 12345( 1 6 7 0 )**$+$,%- .*)- */+**/%+*. 012)34)5,,*67489:;4)**/</#=-4.*)-4*/4*.-
材料是决定此加固方法效果的关键，CFRP材料 和专用结构胶的选取直接决定着加固质量。两种不同 材料工作的滞后效应影响着加固结构的工作效率。弹 性模量与强度的比值过低，与钢筋混凝土共同工作时 CFRP的强度得不到重分发挥。另现场施工时还应注 意防火问题。
赵少伟、张晓彬等[3]对 6根大比例的混凝土梁进 行有粘接预应力 CFRP板加固梁试验，发现经预应力 碳纤维板加固的损伤梁疲劳性能与完好梁相近；预先 /%
施加 60%预拉力试件的钢筋应变、裂纹间距及宽度较 部滑移量呈增长趋势；应力水平越高对剪应变沿黏结
40%的试件均有所增大，疲劳性能显著降低；预应力 长度的分布规律及端部滑移情况的影响越明显，剩余
CFRP材料的弹性模量与钢材接近，仅靠粘接力 加固在正常使用状态下碳纤维未能充分利用、对试件 的受力性能无显著改善作用且主要以粘结界面失效 而破坏。采用不同的加固方式可有效改善加固梁的受 力性能。
易正翔、李昂等[2]通过不同孔径及孔距 CFRP板 条混凝土梁的拉拔试件(6个外贴式，6个内嵌式)研究 了开孔 CFRP板条与混凝土粘接性能。结果表明： CFRP板条开孔可以显著增加 CFRP与混凝土粘结界 面的延性；任何形式的开孔 CFRP板条组合界面的粘 接强度均明显提高；在一定范围内，随着 CFRP板条 开孔直径的增大，组合界面的粘接强度逐步增加；小 距离开孔对粘接效果的提高仅在一定范围内有效。
①预应力 CFRP加固梁可极大地提高试验梁的 服役寿命，采用预应力锚具在两端进行可靠锚固，还 能避免碳纤维片材与钢梁表明过早发生剥离破坏。可 见预应力碳纤维加固在结构加固中具有较好的应用 前景。
②加固后试件的疲劳性能随加固量不同而变化，
王博试验研究[6]表明：适当粘结长度和胶层厚度
而对此方面我们的研究理论尚有欠缺，亟需完善。 ③随着建筑使用年限的增长，建筑腐蚀问题已不
下的组合梁疲劳后静力极限荷载有较大提高；试件的 可避免。作为优异的补强材料，CFRP加固锈蚀钢筋混
粘结界面应力幅值随 CFRP长度的增加而增长，增加 凝土梁的疲劳性能引起了国内外的广泛关注，但目前
幅度大致呈增大趋势、粘结界面损伤发生更加均匀及 国内外相关研究成果甚少。
水平应与原试件刚度匹配。
界面黏结承载力的下降幅度便越大。
彭晖等[4]对 7根大尺寸试件的疲劳试验研究表明，
陈翠峰[9]进行的随机疲劳荷载作用下的 CFRP加
预应力 CFRP板加固梁的疲劳寿命较非预应力加固 固混凝土结构的抗疲劳性能研究表明：随机载荷下试
有显著提高；非预应力碳纤维板加固构件在钢筋疲劳 验梁的疲劳损伤破坏过程与等幅载荷作用下相同，疲
! " # $ 张佩雲（1998-），男，山西孝义人，在读本科生，专业方向：结 构工程。 % & ! " 崔贤（1977-），男，工学博士，讲师，硕士生导师。研究方向： 新型复合材料及耐久性能。
有机 高温的惰性气体下去除碳以外的所有元素制成的新 型非金属材料称为碳纤维。它具有自重小、比强高、耐 疲劳、抗蠕变、耐磨损、尺寸稳定、热膨胀系数小、自润 滑和吸能抗震等一系列优异性能。
层、预应力水平及加固量等诸多因素的影响。
间增大，数量增加。
张劲松等[5]研究表明，未锚固梁的碳纤维剥离破
坏模式不会随着 CFRP加固层数的增加而改变；对于
碳纤维加固中，端部可采取 X、U形箍等适当的锚固 措施，以降低粘贴端的端部应力，提高底部加固件的 利用率，延长加固梁的疲劳服役寿命；依靠碳纤维拉 力承载的 X型箍锚固的效果优于靠胶体粘贴性能承 载的 U型箍。
钢筋混凝土结构作为目前最常见的结构形式，因 严重的材料腐蚀[1]、用途改变、设计标准提高等问题不 断涌现，严重限制了建筑的使用年限，结构加固技术 应运而生。但粘贴钢板、增大截面及增设支点等传统 的加固方法虽然可以改善建筑的承载能力，但因施工 和应用等方面的缺陷严重阻碍了这些技术的推广应 用。
始于 20世纪 80年代美国、日本等发达国家的利 用碳纤维增强复合材料 (FiberReinforcedPolymer，简 称 FRP)为主要原料的碳纤维结构加固技术虽然在我 国起步晚，但其因自身的优势得到了快速发展，并且 已经产生较大的经济效益。在钢筋混凝土结构破坏的 所有作用中，疲劳破坏是其承载能力退化的主要原因 之一，减小结构疲劳破坏造成人员伤亡和经济损失变 得十分重要。近年来 CFRP材料加固后结构的疲劳性 能也成为了学者们热议的话题之一。本文就此对目前 该技术的研究进行了一次较为系统的总结，提出了其 在研究中尚存在的一些问题，为今后 CFRP加固钢筋 混凝土结构的研究提供参考。
断裂之前黏结层树脂先产生疲劳破坏从而引起碳纤 劳损伤都可以分为三个阶段；试件的能量吸收总量随
维板剥离，而预应力加固件在较高荷载幅下均未出现 载荷水平的降低而增加，随疲劳寿命的增加而增加；
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CFRP板条剥离的现象;加固梁的疲劳性能受粘结胶 在增强梁中随着载荷水平的降低，疲劳裂缝出现的区
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（延边大学工学院 ，吉林 延吉 133002）
HIJKDELMN 安徽建筑
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