碳纤维布加固混凝土柱的破坏模式及分析

合集下载

碳纤维布约束加固混凝土偏压柱的试验研究与分析

第３９卷第８期
曹双寅等·碳纤维布约束加固混凝土偏压柱的试验研究与分析
·２７·
１试验概况
的５％递增，每级加载完毕后须持载１０分钟且百分表读数稳定后再记录相关试验值。
１．１试验设计本次共进行了５根外包一层碳纤维（ＣＦＲＰ）布，
破坏特征和受力性能，对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行了分析。结
果表明，碳纤维布约束加固小偏心受压混凝土柱是有明显效果的，随着偏心距的增大，加固效果逐渐减小；柱截
面平均应变符合平截面假定；因偏心受压下混凝土受压膨胀不均匀碳纤维布存在拉应变梯度。根据拉应变梯度简
图２试件加载图Ｆｉｇ．２Ｌｏａｄｉｎｇｄｉａｇｒａｍ
主要测量内容包括沿柱子中部一周ＣＦＲＰ横向拉应变、混凝土的纵向应变、柱中部的侧向挠度以及竖向荷载值等。
２试验结果
图１试验构件尺寸、配筋Ｆｉｇ．１Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｄｅｔａｉｌｓｏｆｔｅｓｔｍｅｍｂｅｒ
碳纤维布（ＣＦＲＰ）包裹混凝土柱，可通过有效约束混凝土的侧向膨胀改善柱的受压性能。目前国内外关于这方面的研究已取得了一些成果，但是主要集中在轴心受压状态下约束柱的受力性能和本构关系等方面［１－２］，对于偏心受压下ＣＦＲＰ包裹混凝土柱的研究工作相对而言不多且绝大多数是采用双向纤维粘贴加固［３－１１］。ＦＲＰ约束混凝土为被动约束，只有在混凝土膨胀变形到一定程度才能有效“激活”ＦＲＰ的约束作用，而偏心受压截面混凝土的不均匀膨胀使得ＦＲＰ

碳纤维加固混凝土梁的受力分析及注意事项

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。

碳纤维布加固混凝土柱耐久性研究

ｓｒｎｔｅｅｔｔｇｈｎｄｗｉＣｎｔｗａｅｕｅｄｅｔｃｄｅｖｒｎｎ．１ｏｒｓｉｅｓ，ｈｏｏｃｅｅｃｌｍｎｅｈＰｓｒｄｃｄｕｏａｉｎｉｏｍｅｔｈｅｃｍｐｅｓｖ￣ｇｔｆｃｎｒｔｕｓｏａｔｒｉｆｅｍｍｅｓｏｎａｉｏｕｉｎｆｒ１ｓ８９％０ｌｔｕｄｒｎｔｒｌｃｎｔｏｓｏｌｗｅｙａｋｌｅｅ — ｒｉｎｉｃｄｓｌｔｏｏ４ｄｗａＯ．ｆｔａｎｅａｕａｏｄｉｎ。ｆｌ１ｉｏｄｂｌａｉｎｎｖｒｎｎ。ｗａｅｎｉｏｍｅｔａｂｎｔｎｅｖｒｎｎ．Ｅｃｈｅｅｖｒｎｎｓｏｔｅｃｍｐｅｓｖｔｅｇｈｉｍｅｔｏｔｒｅｖｒｎｎ，ｃｒｏａｉｎｉｍｅｔｏｏｔｔｎｉｏｍｅｔｎｈｏｒｓｉｅｓｒｎｔｏｏｃｔｌｍｎｔｅｇｈｎｔｆｃｎｒｅｃｕｓｓｒｎｔｅｅｗｉＣＦＲＰａｔｒ５ｄｗａｄｎｉｅｔｈｔｏｅ４ｅｏｄｈｆ６￥ｉｅｔｄｗｉｔａｆｒ１ｄ．Ｄｅｔｕｔｎｆｒｆｅｉｆｈｓｒｃｉｏｍｓｏｏａｌｃｎｒｔｏｕｓｉａｉｔｆｅｖｒｎｎｓｓｍｅ．Ｃｎｒｔｓｃｓｅ．Ｃｎｗａｉｃｎｅｔａｌｏｃｅｅｃｌｍｎｎａｖｒｅｙｏｎｉｏｍｅｔｗａａｏｃｅｅｗａｒｈａｄｓｄｓｏｎｃｎｄ
压强度的影响规律和１ｄ的一致。在各种环境中碳纤维加固混凝土柱的受压破坏形式基本相同。破坏形式均为４

碳纤维布加固钢筋混凝土柱论文

碳纤维布加固钢筋混凝土柱论文摘要：对拟补强加固构件的混凝土表面及其处理方法，基底树脂的涂敷，碳纤维布的粘贴、养护、表面整饰等进行充分研究和设计，并对使用材料、配套树脂、机具等做好准备工作。

一、应用碳纤维布加固钢筋混凝土柱的技术特点第一，碳纤维布加固框架柱，是用纤维布缠绕柱体，使混凝土处于三向受力状态。

由于碳纤维布极高的抗拉强度以及和混凝土较好的粘结性能，使得碳纤维布有效约束混凝土，从而使其承载能力和延性有较大提高。

有试验表明：有缺陷的柱通过碳纤维布环箍作用，其抗压强度可以达到相同等级混凝土的1.4倍。

第二，碳纤维布是一种厚度小、自重轻、柔韧性好的材料，它具有极高的抗疲劳性、抗徐变、抗酸碱、抗高温的特性，所以用来加固混凝土柱可以满足抗弯、抗压和抗震的要求，并且还不会增大柱子的截面。

第三，这种加固方法有不破坏原结构、施工简便的优点，加固完成后，结构在使用过程中无需再投入维护费用，使用寿命长。

二、应用碳纤维布增强钢筋混凝土柱延性的方法采用倒T形，柱子的水平力加荷点位于柱子反弯点处，首先施加轴力至给定值；随后，保持轴力值不变，循环加卸水平力。

水平力加载方案为：试件屈服前用水平荷载来控制，分级加载至试件屈服，并记录试件屈服位移△；试件屈服后，以屈服位移△，为增量反复循环，不断增大试件位移，直至试件水平荷载下降至峰值荷载的85%为止。

钢筋混凝土柱经横向包裹碳纤维布加固后，其变形性能得到了显著改善，位移延性比明显提高。

通过对试验结果的分析，可以发现影响延性系数大小的因素主要有：碳纤维布用量、轴压比、剪跨比、混凝土强度等。

基本规律为：加固柱延性的提高程度是随着碳纤维布用量的增长而增大的；构件轴压比较小时加固效果较好；剪跨比较小时，使用碳纤维布可以提高短柱的抗剪承载力，转变破坏形态，改善短柱的变形性能；构件的混凝土强度较低时加固效果较好。

以上研究表明，采用碳纤维布加固钢筋混凝土方柱时，对柱子转角部位进行倒圆角处理可以提高加固柱的延性，规律为：随着角部圆弧半径的增大，加固柱的延性提高幅度也随之增大。

碳纤维加固混凝土结构的应用效果分析

碳纤维加固混凝土结构的应用效果分析一、引言混凝土结构是建筑领域常见的结构形式，但由于其材料本身的缺陷，如脆性、开裂等问题，混凝土结构的性能往往无法满足高强度、高刚度、高抗震等要求。

因此，为了提高混凝土结构的性能，常常需要采用加固措施。

碳纤维加固技术作为一种新兴的加固手段，近年来在工程实践中得到了广泛应用。

本文将从碳纤维加固混凝土结构的原理、应用效果、使用注意事项等方面进行分析和讨论。

二、碳纤维加固混凝土结构的原理碳纤维加固混凝土结构的原理是利用碳纤维的高强度、高模量等特性，通过将碳纤维布或板材粘贴在混凝土结构表面或内部，使其与混凝土结构形成一体化的加固结构。

碳纤维加固能够提高混凝土结构的强度、刚度和韧性，增强其抗震、抗风、抗水、抗化学侵蚀等性能，有效地延长混凝土结构的使用寿命。

三、碳纤维加固混凝土结构的应用效果1.提高混凝土结构的强度和刚度碳纤维加固能够有效提高混凝土结构的强度和刚度，使其能够承受更大的荷载。

在静力荷载下，碳纤维加固能够提高混凝土结构的极限承载力和刚度。

在动力荷载下，碳纤维加固能够提高混凝土结构的抗震性能，降低其震害程度。

2.提高混凝土结构的韧性碳纤维加固能够提高混凝土结构的韧性，使其具有更好的抗裂性能和延性。

在地震等震荡环境下，碳纤维加固能够有效抑制混凝土结构的裂缝扩展，减少其变形，从而提高其抗震性能。

3.增强混凝土结构的耐久性碳纤维加固能够增强混凝土结构的耐久性，提高其抗风、抗水、抗化学侵蚀等性能。

在海边、高温、高湿等恶劣环境下，碳纤维加固能够有效延长混凝土结构的使用寿命。

4.提高施工效率碳纤维加固施工技术简单、方便，能够快速、高效地完成加固工程。

与传统加固方式相比，碳纤维加固具有施工周期短、施工工艺简单、对原结构影响小等优点。

四、碳纤维加固混凝土结构的使用注意事项1.碳纤维加固应进行工程前的综合评估，确定加固方案和加固材料。

2.碳纤维加固应根据加固部位的不同确定不同的加固方式和厚度。

碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究

碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究
随着科技的不断发展，新材料的不断涌现，构件加固技术也在不断进步。

碳纤维布加固钢筋混凝土构件是近年来较为普遍的一种加固方法，该方法可以通过增加强度和刚度来提高原始钢筋混凝土构件的抗震性能和承载能力。

本文将对碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究进行探讨。

碳纤维布是一种由高强度碳纤维制成的复合材料，具有较高的强度、刚度和韧性等优良性质。

应用其对钢筋混凝土构件进行加固可以有效提高其抗震性能和承载能力。

在加固过程中，碳纤维布以柔性拉伸状态粘贴在钢筋混凝土构件表面，与混凝土及钢筋共同承担受力作用。

对于碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究，从材料层面、力学性能层面和加固效果层面进行分析。

材料层面：
碳纤维布是一种高强度、高模量的材料，与钢筋混凝土的性能相当，能够与混凝土、钢筋紧密结合。

同时，碳纤维布具有耐腐蚀、耐疲劳和耐久性等优点。

因此，碳纤维布作为加固材料能够提高钢筋混凝土构件的性能。

力学性能层面：
碳纤维布加固后的钢筋混凝土构件的力学性能主要表现在承载能力、抗震性能和变形能力等方面。

在加固后，碳纤维布增加了钢筋混凝土构件的强度和刚度，使其承载能力和抗震性能得到明显提高；同时，碳纤维布能够改善构件的变形能力，降低其在受力过程中的裂缝和变形。

加固效果层面：。

碳纤维在混凝土结构加固中的应用

碳纤维在混凝土结构加固中的应用在土木工程中，由于各种原因，经常需要对已有建筑物进行维修、加固。

实践证明，应用碳纤维材料对商品混凝土结构进行加固，是一种有较高技术含量的、全新的建筑结构加固方法。

本文通过分析碳纤维在商品混凝土结构加固中的技术特点及设计原则，针对粘贴碳纤维加固施工工艺进行探讨，并对工程性能进行评价。

1碳纤维材料在商品混凝土结构加固中的技术特点高强高效。

由于碳纤维材料优异的物理力学性能，在加固修补商品混凝土结构中可以提高商品混凝土结构及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。

施工便捷，工效高，无湿作业，不需大型施工机具，施工占用场地少。

根据有关统计资料，同为粘贴加固工法，粘贴碳纤维材料是粘贴钢板施工工效的4-8倍。

具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性。

试验表明，碳纤维材料加固商品混凝土结构有良好的耐腐蚀性和耐久性，可以抗御建筑物经常遇到的酸、碱、盐对结构物的腐蚀。

适用面广。

粘贴碳纤维材料加固修补商品混凝土结构可广泛适用于各种结构类型(如建筑物、构筑物、桥梁、隧道等)、各种结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、各种结构部位(如梁、板、柱、节点、拱、壳、墩等)的加固修补，且不改变结构形状，这是目前任何一种结构加固方法所不可比拟的。

尤其重要的是，对于一些大型桥梁桥墩、桥梁、桥板以及隧道、大型筒体及壳体结构工程等，采用旧的加固手段几乎无法实施，而采用该项加固技术都能顺利解决。

施工质量易保证。

由于碳纤维材料是柔性的，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，而粘贴钢板则很难达到100％的有效粘贴面，相应的验收标准也只要求其达到70％就可以了。

碳纤维材料质量轻且薄，粘贴后每平方米重量不到 1.0kg，粘贴一层的厚度仅1.0mm左右，加固修补后基本不增加原结构自重及原构件尺寸。

2碳纤维加固技术的设计原则碳纤维加固修补砼结构作为一项新技术，既有其不可比拟的优点，但也有其一定的适用范围和适用条件，超出此范围而盲目地采用此技术就会导致不安全、不经济、不合理的后果。

碳纤维布加固混凝土结构剥离破坏机理及防治措施

碳纤维布加固混凝土结构剥离破坏机理及防治措施根据现有的研究成果，对剥离破坏形式、剥离破坏过程进行分析和论述。

最后针对碳纤维布加固混凝土结构工程中的施工防范措施提出具体建议.标签：碳纤维布，加固，剥离破坏外贴碳纤维布的加固方法是将高强度、高弹模的碳纤维布粘贴在混凝土构件表面进行加固的。

其加固效果的好坏与碳纤维布和混凝土之间的粘结性能的优劣是紧密联系。

虽然外贴CFRP可有效提高梁的极限承载力和刚度，但粘贴CFRP 布层数超过2层，极易发生剥离破坏，而碳纤维布中的应力并未达到其抗拉强度，甚至还在较低的水平上。

这种破坏很突然，脆性破坏，使得碳纤维布的加固效果大幅度降低。

如何控制剥离破坏的发生成为研究应用碳纤维布加固混凝土技术中的关键问题。

1. 剥离破坏现象已有研究表明，用CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏模式主要有以下几种：（1）由于CFRP片材端部的应力集中引起的向梁中部扩展的玻璃破坏；（2）沿钢筋发生的剥离破坏；（3）剪切裂缝引起的上下错动的剥离破坏；（4）弯曲裂缝引起的向两端扩展的剥离破坏；值得注意的是，在粘贴质量较好、纤维布锚固可靠的情况下，绝大多数的剥离破坏往往发生纤维布连带保护层分层剥离破坏，极少发生在碳纤维布与混凝土的粘结界面上。

这是因为粘胶层界面抗剪切能力比加固梁混凝土保护层抗剪切能力提高3倍以上。

因此为控制加固后混凝土构件的粘结破坏，充分了解其破坏机理及主要影响参数，具有迫切性。

2. 剥离破坏的影响因素碳纤维布与混凝土之间的剥离破坏是受许多因素影响、具有不确定性的破坏现象。

根据目前研究成果，我们可以归纳出几种主要影响因素如下：2.1 混凝土强度混凝土强度是最主要的影响因素。

试验结果表明：混凝土与外粘复合材料板间的粘结强度在一定的混凝土强度范围内随混凝土强度增加而增加。

混凝土强度越低，越易发生剥离，即使强度较高的混凝土，其表面浅层部分由于浇筑时的模板效应作用也不会达到测试的强度值，因而造成许多构件发生剥离破坏；对于既有的混凝土构件，由于老化、钢筋锈蚀等原因作用，表面浅层部分混凝土中已存在纵向和横向的细微裂缝，强度较低，更容易发生剥离。

钢筋混凝土柱碳纤维加固施工工法

钢筋混凝土柱碳纤维加固施工工法摘要：碳纤维（carbon fiber reinforced polymer简称CFRP）具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性和耐久性好等优点。

结构碳纤维加固方法是利用树脂类粘结材料将碳纤维片材（碳纤维布和碳纤维板的总称）粘结于混凝土表面，与原混凝土构件共同受力，以达到构件加固补强的目的，是近年来比较先进的一种加固方法。

关键词：碳纤维；加固；施工1.工法特点1．1补强材料薄、重量轻，强度高：碳纤维片材基本不增加原结构尺寸及自身重量。

其抗拉强度是普通HRB335钢的7～10 倍，且具有优异的补强效果。

1．2 抗腐蚀：能有效地防护构件的混凝土和钢筋免受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀，应用面广。

1．3 耐久性能好，耐磨损、抗老化：碳纤维片与环氧树脂胶结材料本身及经其补强的混凝土构件可以长期承受紫外线辐射。

碳纤维复合材料的疲劳强度约为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。

1．4 保持结构原状，外形美观：碳纤维片材便于随构件原形裁剪、贴附。

修复补强不增加构件高宽尺寸及体积，且表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。

1．5 施工简便，快捷：传统加固补强施工工艺如粘钢、外包混凝土方法必须进行大量混凝土剔凿、钢筋绑扎、焊接、浇筑混凝土以及大型机械设备吊装等作业，而碳纤维片加固补强施工对施工空间要求很低，便于在狭小空间作业，施工快捷，对周围的干扰很小。

2．适用范围工业与民用建筑中钢筋混凝土梁、板、柱、剪力墙等结构构件，因结构原因承载力不足、钢筋混凝土结构强度等级不小于C15、且长期使用的环境温度不高于60℃的钢筋混凝土结构，都可采用碳纤维加固施工工法加固。

3．工艺原理碳纤维加固是采用碳纤维片材，以环氧树脂作为胶结材料，将纤维片材沿受力方向粘贴在构件上，胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，使增强贴片与原有钢筋共同作用，增大了结构抗拉或抗剪能力，并能有效地提高结构的强度，延性及抗裂性，控制裂缝和挠度的继续发展，从而起到加固补强的作用。

碳纤维加固钢筋混凝土梁剥离破坏分析

一
骂臣骂画
．
骂
＋
＝虚力、离Ｉ楚
Ｉ
图１
中加载，剪跨较小，支座附近就容易出现剪这样切裂缝，在裂缝附近碳纤维布和混凝土界面形成应力集中；另外碳纤维布的粘结延伸｝较 ∈ 度小又没有可靠的附加锚固的情况下，一般会发生端部剥ＵＯＪＪｌ．
川
高新技术
碳纤维加固钢筋混凝土梁剥离破坏分析
米力王玉清张鑫鑫
（内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特０００）１００
摘要：据现有研究成果，根对剥离坏形式、离破坏过程进行分析，破剥对影响剥离破坏的因素进行论述，出预防玻璃破坏或提高提
ＣＲＦＰ布应变达到容许应变之前不发生剥离破坏。但试验表明，ＦＰＣＲ布加固混凝土结构效果的好坏与ＣＲＦＰ与混凝土问的粘结性能优劣联系紧密，且ＣＲ布剥离破坏是一种常见的破ＦＰ坏形式，这种破坏很突然，脆性很大，ＦＰ布的ＣＲ利用效果也较差。１碳纤维加固混凝土梁剥离破坏形式１．１按照剥离破坏发生的位置分类按照剥离破坏发生的位置可分为端部剥离破坏和中部剥离破坏。１．端部剥离破坏．１１这种剥离破坏始于端部，向跨中开展。并这种破坏是由于端部应力集中造成的，和加载方式、维布的粘结长度等素有关，碳纤如两点集
抗剥离破坏能力的方法关键词：纤维；筋混凝土碳钢
引言
如图１：
对经ＣＲＦＰ加同后的受弯卡件正截面、勾斜３影响剥离破坏的截面承载力及受压构件承载力、延性的研究较闲素多，ｈ十设｝算方法也较成熟。但以上计算方法郜纤维片材与混凝 — — — — 是基于ＣＲＦＰ布与混凝土之间牢同粘结，存土之间的剥离破坏是ｆ破坏发｝一剥离生・

碳纤维布加固混凝土柱断面破坏点的位置分析

混凝土的抗拉强度很低，拉应力很容易引起开
碳纤维布加固混凝土柱断面破坏点的位置分析
王风霞

（解放军理工大学工程兵工程学院，苏南京２００）江１０７摘要：用有限元软件ＡＳＳ模拟了碳纤维布加固混凝土方柱的受压行为。通过ＡＳＳ的通用后处理器ＮＹＮＹＰＳ１到加固柱在不同荷载步不同荷载子步下，碳纤维布加固混凝土方柱的纤维横向应变沿柱横截面ＯＴ得
详细受力机理和破坏过程，要用三维实体单元进需
行非线性有限元分析。本文基于ＡＳＳ软件。ＮＹ建立不同材料的本构方程，计算分析碳纤维加固混凝土柱的受力特性。１碳纤维布加固混凝土柱的有限元模型
理模型。１．ＣＲ．２ＦＰ复合材料２单向纤维片有三个相互正交的材料特性平
面 ’面、面和面，ｚ坐标轴是材料的主坐，愆ｘｙ标，中方向与纤维束的方向一致，、向与其Ｙ方
方向垂直。而且ｚ方向与纤维束的轴向垂直，Ｙ方
１１单元类型．
向为纤维束排列的方向（图１所示）如。在本文中，
这个特殊的各向异性材料被看作是横向各向同性
的．就是在相互正交纤维的各个方向上ＣＲ也ＦＰ材料特征几乎是相同的。．ｌ裂缝处理模式－３
本文选用六面体单元ＳＵＤ５模拟素混凝Ｏ６土，每个结点有３个自由度。采用薄膜单元ＳＥＬ１模拟ＣＲＨＬ４ＦＰ，该单元只在平面内具有刚

悍马碳纤维加固梁的破坏形态分析

随着建筑业的发展，对混凝土结构加固的重要性也日益突出。

旧有建筑存在承载力不足或使用功能改变等状况，因此必须对混凝土加固效果及影响结构加固的因素作深入研究。

今日，小悍先来聊一聊---碳纤维加固梁的破坏形态。

国内外大量试验结果表明，碳纤维加固梁的破坏形态有以下五种：▋超筋破坏超筋破坏示意图当原结构配筋量很高或碳纤维加固过量，构件受力后在受拉钢筋达到屈服前（或刚过屈服不久时），受压区混凝土先压坏。

此时CFRP复合材的应力仅达到设计强度的1/10左右，其强度远未得到充分发挥，加固的经济效益低，且破坏时显脆性性质，应予以避免。

用限制相对受压区高度ξbf和CFRP的加固量来控制。

▋适筋破坏Ⅰ适筋破坏示意图当原结构配筋量适中，采用CFRP加固补强后，结构受拉区钢筋先屈服，然后中和轴上升，裂缝开展，受压区高度变小，然后受压区混凝土压坏，而此时CFRP 的拉应力较高，但未达到设计强度和容许应变。

▋适筋破坏Ⅱ少筋破坏示意图当原结构配筋量较少且CFRP片材配置量也较少时，梁受弯开裂后裂缝条数较少，裂缝间距较长，而受拉区混凝土应变集中反应在某一两条裂缝时，当受拉钢筋屈服后，CFRP应力很快达到设计应力fcf和容许应变[εcf]，继而超过fcf且相应应变达到极限拉应变拉断，而此时受压区混凝土尚未压坏，它类似于少肠梁的破坏形态。

由于碳纤维为弹性材料，应力---应变曲线为直线分布，碳纤维拉断较突然，属于脆性破坏特征。

但破坏之前裂缝较宽，有破坏前兆，仍属允许设计的范畴，称适筋破坏情况Ⅱ。

碳纤维片材的极限拉应变为15000~20000µε，破坏时呈脆性，为了保证加固后受弯构件有足够的安全储备，设计中取碳纤维片材的极限应变小于10000µε，设计抗拉强度指标不超过2000~2500MPa。

▋混凝土保护层剪切受拉剥离破坏混凝土简支梁在梁底粘碳纤维加固时，靠近支座处的碳纤维片材端部，平行于梁底平面处的混凝土层、胶层和碳纤维层中，剪应力ζ和正应力σ（剥离应力）有明显的应力集中。

碳纤维布加固补强混凝土结构技术

碳纤维布加固补强混凝土结构技术碳纤维布加固补强混凝土结构技术是一种新型的结构加固方法，通过在混凝土结构表面贴附碳纤维布以增加其受力性能和延缓其病害的发展，提高结构的抗震性能和使用寿命。

下面就碳纤维布加固补强混凝土结构技术进行详细介绍。

碳纤维布是由碳纤维丝通过制备工艺编织而成的一种高强度材料，其具有高强度、耐腐蚀、耐高温等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

通过贴附碳纤维布在混凝土结构表面，可以增加混凝土结构的强度、刚度和耐久性。

首先，碳纤维布加固补强混凝土结构技术可以提高混凝土结构的抗弯、抗剪和抗拉强度。

由于碳纤维布具有高强度和高模量的特性，可以有效地增加混凝土结构的强度和刚度。

通过在混凝土结构存在的开裂或损伤部位贴附碳纤维布，可以通过分担载荷的方式减少混凝土的应力集中，并抵抗外部荷载的作用，从而提高混凝土结构的抗弯、抗剪和抗拉强度。

其次，碳纤维布加固补强混凝土结构技术可以延缓混凝土结构病害的发展。

混凝土结构在长期使用过程中，由于加载、变形、温度等因素的作用，可能会出现裂缝、鼓包、脱落等病害。

通过贴附碳纤维布，在混凝土结构的病害部位形成一个加固层，可以有效地阻止裂缝蔓延、防止鼓包、脱落等病害的进一步发展，延缓混凝土结构的病害的发展。

再次，碳纤维布加固补强混凝土结构技术可以提高混凝土结构的抗震性能。

地震是一种常见的自然灾害，对混凝土结构造成严重的破坏。

通过贴附碳纤维布，可以提高混凝土结构的整体受力性能，增加混凝土结构的抗震能力。

由于碳纤维布具有高强度和高韧性的特点，可以有效地增加混凝土结构的延性，提高结构的抗震能力。

最后，碳纤维布加固补强混凝土结构技术具有施工方便、成本低、维修周期长等优点。

与传统的混凝土结构加固方法相比，碳纤维布加固补强技术不需要进行大范围的拆除和重建，只需要在混凝土结构表面贴附碳纤维布即可实现加固和补强的目的，施工方便快捷。

而且碳纤维布的成本相对较低，可以在一定程度上降低加固补强的成本。

用碳纤维布加固混凝土柱

错布置。
本次试验的主要研究参数为碳纤维加固量，试件轴压各
比和剪跨比均相同。验轴压比为０４，当于设计轴压比试．８相为二级抗震的水平。剪跨比均为３５。件的主要参数见表．３试
发挥系数为：
根据采用碳纤维布加固混凝土柱的试验研究，们发现我
这种方法可以有效地改善混凝土柱的延性，并得出了这样一些结论：厚度为０１１．ｌｍｍ，限抗拉强度为３５ＭＰ，极５０ａ弹性模量为２３．５× １５Ｐ。碳纤维没有类似于钢材的屈服０Ｍａ
剪弱弯系数分别为１１和１．２时，性系数ｒ延叮分别ｉｆ４．盘到０和
试验分析
≯０
工程技术
维普资讯
用碳纤维布加固混凝±柱
一赵世强李鹏王杰伟断时具有明显的突然性，剪弱弯系数宜比混凝土规范适当强取大一些。 ’
试件设计
采用倒Ｔ字型试件，柱截面尺寸为２０ｍ × ２００ｒａ０ｍｍ。
点，在达到极限抗拉强度之前均处于弹性状态。
（）用碳纤维布加固混凝土桂，防止斜裂缝出现或限１采可制斜裂缝开展，显著提高柱的受剪承载力，实现强剪弱弯的
抗震要求。

破坏形式对碳纤维加固工程施工质量的评价

破坏形式对碳纤维加固工程施工质量的评价通过回顾检测规范的演进过程和分析检测资料, 提出应主要通过破坏形式对碳纤维加固工程的施工质量进行评价, 而将粘结强度作为参考。

1 引言碳纤维片材是碳纤维布和碳纤维板的统称, 是目前混凝土结构加固工程的常用材料之一, 其强度是钢材的近十倍, 而重量却仅为钢材的20％左右, 正是由于其高强度重量比和优良的耐腐蚀性而受到世界各国学者和工程界人士的广泛关注, 特别是近年来, 随着碳纤维的技术革新, 大幅度降低了材料的制造成本, 工程用量增长迅猛, 而其施工质量也同时倍受关注。

2 检测规范的演进过程为了因应业内对碳纤维加固工程施工质量判定的需要,湖南湖大土木建筑工程检测中心率先开展了碳纤维片材加固混凝土结构工程施工质量现场检测的研究, 并于2002年8月第一次在湖南省内对碳纤维加固施工质量进行了现场检测。

从2002年8月到2003年5月, 我们依据当时的标准《粘贴碳纤维增强复合材料加固混凝土工程施工与验收暂行规定(修订本)》进行现场检测, 此标准由建设部建筑物鉴定与加固规范管理委员会于2002年6月颁布, 其对施工质量合格的判定依据是：在正拉粘结强度试验中, 破坏形式正常, 且粘结强度不小于atftk, 其中ftk为混凝土抗拉强度标准值, at为检验系数, 取值范围在1.0～1.2之间。

2003年5月, 中国工程建设标准化协会颁布了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS 146:2003, 该标准的主编单位是国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心。

根据该规范对施工质量验收的规定, 碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可先用小锤轻敲或手压片材表面的方法定性检查, 而定量则需通过现场正拉试验检验。

在正拉试验中, 若组内所有标准块的破坏形式均为混凝土破坏, 则为合格：若破坏形式为层间破坏或碳纤维片材破坏, 但粘结强度平均值不小于2.5MPa, 且单个最小值不小于2.25MPa, 则也是合格, 其它情况为不合格。

三种情况下不宜用碳纤维布加固方法

三种情况下不宜用碳纤维布加固方法碳纤维布加固方法是一种常用的加固材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，广泛应用于建筑、道路桥梁、航空航天等领域。

然而，在某些具体情况下，碳纤维布的加固方法并不适用。

本文将分别从荷载、温度和破坏模式的角度，探讨三种情况下不宜使用碳纤维布加固方法。

首先，考虑到荷载方面的问题。

碳纤维布作为一种材料，其力学性能在不同荷载情况下可能存在局限性。

例如，在受到大荷载作用下的结构加固中，碳纤维布的强度可能无法满足要求。

对于承受静力荷载的结构，由于荷载较大，纤维布的弯曲能力可能不足，容易造成纤维布的断裂和失效。

此外，碳纤维布的拉伸性能也可能受到限制，对于承受拉力较大的结构加固，碳纤维布的使用效果可能不佳。

所以，在面对大荷载作用下的结构加固时，就不宜采用碳纤维布加固方法。

其次，考虑到温度方面的影响。

碳纤维布的力学性能可能在高温或低温环境中发生变化，导致加固效果不佳。

在高温环境中，碳纤维布的强度可能会下降，甚至发生软化和熔化现象，从而失去了加固的效果。

而在低温环境中，碳纤维布的刚性和脆性可能增加，难以承受外部荷载，容易发生断裂破坏。

因此，在存在极端温度的情况下，碳纤维布加固方法并不适用。

最后，考虑到破坏模式方面的因素。

在某些情况下，结构的破坏模式可能不适合采用碳纤维布加固方法。

例如，在存在大面积混凝土剥落或开裂的结构上，碳纤维布的加固效果可能不佳。

因为碳纤维布加固主要是通过表面附加来增强结构的整体性能，而不是解决混凝土内部存在的问题。

如果存在混凝土内部的结构问题，则需要通过其他手段进行修复和加固。

此外，在某些情况下，结构的破坏模式可能是屈服或变形，而不是断裂，如悬索桥等。

碳纤维布作为一种脆性材料，难以满足结构的变形要求，因此在这种情况下不适宜采用碳纤维布加固方法。

综上所述，三种情况下不宜使用碳纤维布加固方法分别包括荷载过大情况、极端温度环境和破坏模式不适合。

在工程实践中，应根据具体情况进行结构分析和选材设计，选择适当的加固方法，确保结构的安全性和稳定性。

碳纤维布加固混凝土抗爆性能研究

碳纤维布加固混凝土抗爆性能研究
1
前言
◆混凝土是当代应用最广泛的建筑材料，它具有易成
型、能耗低、耐久性好、价格便宜以及与钢材复合可制成各种承重结构的优点。但混凝土的自重大、脆性大、抗拉强度低等弱点限制了它的应用。纤维增强混凝土是混凝土改性的一个重要手段，它可使混凝土的抗拉强度、变形能力、耐动荷能力大大提高。目前，较为常用的纤维为钢纤维。钢纤维混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗裂强度、抗弯韧性和疲劳性能较普通混 1 5 凝土有明显的提高。碳纤维是一种新兴的高强纤维材料。由于碳纤维价格的不断降低，碳纤维水泥基材料日益得到广泛运用。碳纤维具有较高的抗拉强度和弹性模量，能显著提高水泥基复合材料的抗拉强度、抗弯强度和断裂韧性。 6 7
4.1
◆4.1.1 ◆4.1.2 ◆4.1.3
试验原理和方法
模型设计材料的力学参数测试内容及测点布置
4.1.1 模型设计
◆模型采用钢筋混凝土矩形截面单向简支板模型，尺寸为900mm×400mm×120mm。纵筋保护层厚度为 25 mm ，混凝土强度等级为C30，设2 6 架立筋及 2 6 箍筋，试件按配筋率分三类，配筋率分别为 0.55 %、0.91 %、1.61 % ，即纵筋分别为3 10、 5 10、9 10 ，Ⅱ级螺纹钢筋(如图1 所示) 。待模型达到28 天的凝固期后，按《碳纤维布片材加固修复混凝土结构技术规程》中的施工工艺进行模型底面碳纤维布粘贴加固。碳纤维布分别选用瑞典产 SIKA 型和美国T20 型产品，按一层、二层和三层进行粘贴。碳纤维布粘贴加固由材料供应商派专业人员完成 ( 模型数量见表 1 ) 。
◆(3)采用外部粘贴碳纤维布加固结构的方法，能有效地提高构件抗爆炸冲击性能。试验中粘贴碳纤维布层数多的模型跨中位移均小于粘贴碳纤维布层数少的模型。说明粘贴碳纤维布加固对结构的抗弯刚度和控制变形能力有一定的提高。 ◆(4)胶的剪切强度在碳纤维布加固层受力中起着关键作用，对加固抗爆性能也有较大影响，胶的剪切强度越高，加固效果越好，试验中用 SIKA 胶粘贴的模型抗爆性能略优于东南大学改进型环氧树脂胶粘贴的模型。

碳纤维用于混凝土结构的加固

碳纤维用于混凝土结构的加固使用碳纤维加固需要有一定的使用范围，碳纤维结构不适于那些刚度不足或者变形过大的结构，在抗弯加固的过程中，可以使用较少的碳纤维来加固那些截面高度比较大的梁；对于那些宽扁梁和板进行加固的时候，碳纤维的使用保持适中就可以，如果碳纤维的用量过于多的话，就会导致强度的利用率比较低、结构的变形比较大最终造成破坏。

在抗扭加固的过程中，碳纤维虽然能够起一定的作用，但是这样实际上非常不经济，而且最终的效果有待验证。

标签：混凝土结构；碳纤维；抗震加固；抗弯加固随着建筑业的不断发展，在新型建筑物不断出现的时候，大龄的已经存在的建筑物极影接近的使用寿命期，这时候就需要使用碳纤维对这些建筑物进行加固和补强加固。

因为现实环境里存在很多能够减少已有建筑物寿命的因素存在，比如开裂、钢筋腐蚀、混凝土碳化等等，导致耐久性的降低以及结构的承载力降低最终导致结构不能否和原有建筑的设计要求，严重的时候有可能威胁到整个建筑物的安全，这些结构在一定的时候都需要进行加固的处理，本文就将分析一下碳纤维在混凝土加固中的结构的特点和它的适用性。

一、碳纤维在抗震加固中的应用经过实践表明，在包裹钢筋混凝土柱的时候使用碳纤维材料，需要使柱轴线与纤维方向相互垂直，可以有效地提高柱承载力和延性，增加它的抗震耗能方面的能力。

另外，剪力墙作为主要的抗测力构件，它的破换形式一般有受剪脆性破坏或者弯延性破坏，在加固剪力墙使用碳纤维，只要做到方法使用得当，就可以显著的提高它的承载性和延长性。

所以，钢筋混凝土结构的抗震加固是应用在碳纤维材料的有效领域。

同时应该指出，用剪力墙使用碳纤维加固的时候，因为碳纤维的材料属性本身比较柔软，通过被加固结构域结构胶之间进行粘接，这个时候就需要被加固的混凝土需要达到一定的强度，才可能发挥出碳纤维的加固的优势与效果。

本文采用选一下实际工程为例说明在加固混凝土柱时使用碳纤维加强改善抗震性能的方法。

二、碳纤维的选用依据上个世纪90年代之前在工程中对于混凝土柱的加固经常使用外包钢法以及大截面法，但是这两种方法大的应用都存在一些资深难以克服的问题，比如在使用大截面法的时候很多时候会造成尺寸有所增加，导致原有建筑物的面积减少，而外包钢需要在构建的表面占一层钢板，使用时需要切割钢板，还是工程的难度增加，并且钢板的耐腐蚀性能比较弱，需要防腐处理。