碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能
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较少时， 钢筋混凝 土梁 的破坏形式 为碳纤维布的拉 断破坏 ， 当 碳纤维布用量达到一定 的界限 ， 破坏形式表现为界 限破坏 ， 即 碳纤维拉 断的同时混凝 土压碎， 继续增加碳纤维布的用量， 破
坏形 式 为 混凝 土 的压 碎 破 坏 。
（） ３ 钢筋应力 等于钢筋应变与其 弹性 模量 的乘积 ， 但不 大于其 强度设计值 ； （） ４ 受压区采用钢筋混凝土结构承载能力计算时的混凝土
００ ３ 经过对试验 及理论计 算结果相 比较 ， ．０ 。 得 按上述假定
梁 没有裂缝 Ｔ作 ， 纤维布延后 了裂 缝 现 的时间 ； 碳 在钢 筋 混 凝 土梁开裂 以后 ， 碳纤 维布能够约束 裂缝 的发 展 ， 随着荷
载的增大 ， 裂缝 发展 缓慢， 裂缝宽 度和高度较钢 筋混凝 土梁 小， 裂缝间距小 、 数量多 ； 钢筋屈服后， 裂缝长度 和宽度 发展
碳 纤维布 的用量 ， 固区段 的范 同， 加 混凝 土强 度， 筋率 ， 配 碳 纤 维 布端 部 锚 固情 况 以及 加 固前 构 件 的受载 情况等 。 纤 碳 维 布加固梁的破坏 与钢 筋混 凝土 梁相似 ， 亦分为三个阶段 ：
主要 按 《 建筑结 构设计 统一标 准 》（ Ｂ ６ — ４ 以概率论为 Ｇ Ｊ８ ８ ） 基础 的极限状态设计法 确定 的有关 加固计 算方法 ， 使其与结 构设 计规 范协调 ， 对桥 梁加 固设 计 计算 ， 可作为 参照 。 周爱 军 根 据 《 路桥规 》， 公 结合粘 贴碳纤 维加 固的特点 推导 单筋矩形 截面和Ｔ 型截面的碳 纤维加固钢筋混凝 土梁的抗弯 承 载力计算 方法 ， 据 《 根 公路桥规 》 取混凝 土极限压应 变为
破坏 ， 更有 效 地提 高 梁 的抗弯 承
图 １ 几 种典 型的 混凝 士 力一 变模 型 应
载力。 王滋军 等曾进行 了５ 根碳纤维加 同钢筋混凝 土梁的
抗弯试 验， 进一步研 究了碳纤维Ｕ 型箍的位置、 数量及间距等 方面对纵 向碳纤维 布锚 同性能 的影 响。 究结果表 明， 纤 研 碳 维Ｕ 型箍能够较 好地减少 碳纤维布发生剥离破 坏的可能性 ， 增强锚 固效 果 。 宽度大 的碳 纤维Ｕ型箍 比宽 度小 的锚 固效 果
我国 已颁 布实 施 《 碳纤 维 片材加 固混凝 土结 构技 术规 程 》（ Ｅ Ｓ４ ：０ ３ Ｃ Ｃ １６２ ０ 以下简称 “ 规程”） 出了相应的粘贴碳 提
好， 间距小 的要 比间距大的锚 固效果好。 型箍 对纵 向碳纤 但ｕ
维应力分布的影响不大 。 吴刚 、 杨勇新 、 叶列平 等也做了 “
在上述假 定的基础上 ， 提 了碳 纤维布加 固梁在不 同破 坏形态下承 载力 的计算方法。 这些破坏状态主要包括：（ ） １ 纵 筋屈服后混凝土压坏；（ ） ２ 纵筋屈服后碳纤维拉断；（） ３ 纵筋 、 碳纤维未屈服，昆 ？ 凝土压碎；（） ４ 纵筋恰好屈服 ， 混凝 土压碎 ；
（ ） 筋 、 纤维屈服， ５纵 碳 混凝 土未压碎 。 但在实际Ｔ程中主要 讨论前两种情况 。
应力一 应变曲线 ， 但各方法采用的曲线模式不同 ， 如图１ 所示。
Ｓ ｒｉ ＦＢ ｅ ａ ｅｇ０ ．ｒｎ ｌ ４ 等对 ８ 片采 用 不 同碳 纤维 布箍 形式 的加 固梁 进 行试 验 ， 重点 分析 了梁 的极 限 承
载 力 、 度 及破 坏 形 式 。 验 结 果 挠 试
表明， 与侧面采用 碳纤维布箍条以
似的试验及理论研究 ， 试验 结果 与理论计 算相符合。
２碳纤维布 用于二次 受力试 验梁 的加 固
２ １ 碳 纤 维 布 加 固二 次 受 力 钢 筋 混 凝 土 梁 的 试 验 ．
研 究
实际Ｔ程 中， 在采 用碳纤 维布加 固时， 钢筋混 凝土 结构
１２碳 纤维 布加 固完 好试 验梁 计算 理论 ．
理论方面 ， 根据 《 公路 钢筋混凝 土及预 应力混凝 土桥 涵 设 计规范 》［ （Ｔ ２ ２ ０ 以下简称 《 ９ Ｊ ＪＤ６ — ０ ４ １ 公路 桥规 》） 国内 及 外碳 纤维布加 固钢筋混凝 土抗弯构件 的研究成 果 ， 正截 面抗弯承载能力计算采用 下列基本假定 ： （） １ 碳纤维布与混凝土不剥离， 满足平截 面假定 ； （） ２ 截面受压混凝 土的应 力图形简化 为矩形 ， 其压力强
较快 。 时， 此 由于碳 纤维布的约束作用， 加固梁仍 然能够承受
一
及《 公路桥 规 》 的规 定 ， 导 的抗弯承 载力计 算方 法是可 推
行 的， 计算 ｍ的抗弯承 载 力具 有一定的安 全储备 ， 能够 满足 实际Ｔ 程加固设计 的要求 。 李松辉 、 利军 章 也进行 了类
定的荷载。
ｌ ■■ 试 验 研 究 Ｉ
Ｅ ｐｅ ｉ ｅ ｔ ｌ ｓ ａｒ ｈ ｘ ｒ ｍ ｎ ａ Ｒｅ ｅ ｃ
＿
不变 的情况下， 改变碳 纤维布的用量， 试验 得到不 同破坏形式
度取混凝 土的轴心抗压强度 设计值 ； 不计混凝土受拉 区的 作用；
的碳 纤维 布加固截面的弯矩一 挠度关 系曲线 ， 当碳纤维布用量
该领域 的相关研究 ， 试验研究结果与上述研究相类似 。
通过 对基于完整试验梁抗弯加固受力性能 的试验研 究，
纤 维片材 加 固矩形 截 面梁 的截 面抗 弯承 载 力计 算方 法 ， 该
规程是 以房屋建筑 和一般 构筑物的钢筋混凝 土的加固为主 ，
目前 已达 成以下共识 ： 影响碳纤 维布加 固效 果的主要凶素有
及只在底 部粘 贴碳 纤维 布 的加 固
梁相比， 采用环形布箍 的加 固梁可
￡
∞
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Ｅ Ｈ ｇ ｎ ｓａ ．ｏ ｏ ｅ ｔｄ模型
Ｋ ｎ ｎ ｖｎ ｏ ｇ ａ ｄ Ｅ ａ ｓ模型
Ｒｃ 模 型 ｉ ｈ ｈ
以更有 效地 避免 碳纤维 布的拉 脱
坏形 式 为 混凝 土 的压 碎 破 坏 。
（） ３ 钢筋应力 等于钢筋应变与其 弹性 模量 的乘积 ， 但不 大于其 强度设计值 ； （） ４ 受压区采用钢筋混凝土结构承载能力计算时的混凝土
００ ３ 经过对试验 及理论计 算结果相 比较 ， ．０ 。 得 按上述假定
梁 没有裂缝 Ｔ作 ， 纤维布延后 了裂 缝 现 的时间 ； 碳 在钢 筋 混 凝 土梁开裂 以后 ， 碳纤 维布能够约束 裂缝 的发 展 ， 随着荷
载的增大 ， 裂缝 发展 缓慢， 裂缝宽 度和高度较钢 筋混凝 土梁 小， 裂缝间距小 、 数量多 ； 钢筋屈服后， 裂缝长度 和宽度 发展
碳 纤维布 的用量 ， 固区段 的范 同， 加 混凝 土强 度， 筋率 ， 配 碳 纤 维 布端 部 锚 固情 况 以及 加 固前 构 件 的受载 情况等 。 纤 碳 维 布加固梁的破坏 与钢 筋混 凝土 梁相似 ， 亦分为三个阶段 ：
主要 按 《 建筑结 构设计 统一标 准 》（ Ｂ ６ — ４ 以概率论为 Ｇ Ｊ８ ８ ） 基础 的极限状态设计法 确定 的有关 加固计 算方法 ， 使其与结 构设 计规 范协调 ， 对桥 梁加 固设 计 计算 ， 可作为 参照 。 周爱 军 根 据 《 路桥规 》， 公 结合粘 贴碳纤 维加 固的特点 推导 单筋矩形 截面和Ｔ 型截面的碳 纤维加固钢筋混凝 土梁的抗弯 承 载力计算 方法 ， 据 《 根 公路桥规 》 取混凝 土极限压应 变为
破坏 ， 更有 效 地提 高 梁 的抗弯 承
图 １ 几 种典 型的 混凝 士 力一 变模 型 应
载力。 王滋军 等曾进行 了５ 根碳纤维加 同钢筋混凝 土梁的
抗弯试 验， 进一步研 究了碳纤维Ｕ 型箍的位置、 数量及间距等 方面对纵 向碳纤维 布锚 同性能 的影 响。 究结果表 明， 纤 研 碳 维Ｕ 型箍能够较 好地减少 碳纤维布发生剥离破 坏的可能性 ， 增强锚 固效 果 。 宽度大 的碳 纤维Ｕ型箍 比宽 度小 的锚 固效 果
我国 已颁 布实 施 《 碳纤 维 片材加 固混凝 土结 构技 术规 程 》（ Ｅ Ｓ４ ：０ ３ Ｃ Ｃ １６２ ０ 以下简称 “ 规程”） 出了相应的粘贴碳 提
好， 间距小 的要 比间距大的锚 固效果好。 型箍 对纵 向碳纤 但ｕ
维应力分布的影响不大 。 吴刚 、 杨勇新 、 叶列平 等也做了 “
在上述假 定的基础上 ， 提 了碳 纤维布加 固梁在不 同破 坏形态下承 载力 的计算方法。 这些破坏状态主要包括：（ ） １ 纵 筋屈服后混凝土压坏；（ ） ２ 纵筋屈服后碳纤维拉断；（） ３ 纵筋 、 碳纤维未屈服，昆 ？ 凝土压碎；（） ４ 纵筋恰好屈服 ， 混凝 土压碎 ；
（ ） 筋 、 纤维屈服， ５纵 碳 混凝 土未压碎 。 但在实际Ｔ程中主要 讨论前两种情况 。
应力一 应变曲线 ， 但各方法采用的曲线模式不同 ， 如图１ 所示。
Ｓ ｒｉ ＦＢ ｅ ａ ｅｇ０ ．ｒｎ ｌ ４ 等对 ８ 片采 用 不 同碳 纤维 布箍 形式 的加 固梁 进 行试 验 ， 重点 分析 了梁 的极 限 承
载 力 、 度 及破 坏 形 式 。 验 结 果 挠 试
表明， 与侧面采用 碳纤维布箍条以
似的试验及理论研究 ， 试验 结果 与理论计 算相符合。
２碳纤维布 用于二次 受力试 验梁 的加 固
２ １ 碳 纤 维 布 加 固二 次 受 力 钢 筋 混 凝 土 梁 的 试 验 ．
研 究
实际Ｔ程 中， 在采 用碳纤 维布加 固时， 钢筋混 凝土 结构
１２碳 纤维 布加 固完 好试 验梁 计算 理论 ．
理论方面 ， 根据 《 公路 钢筋混凝 土及预 应力混凝 土桥 涵 设 计规范 》［ （Ｔ ２ ２ ０ 以下简称 《 ９ Ｊ ＪＤ６ — ０ ４ １ 公路 桥规 》） 国内 及 外碳 纤维布加 固钢筋混凝 土抗弯构件 的研究成 果 ， 正截 面抗弯承载能力计算采用 下列基本假定 ： （） １ 碳纤维布与混凝土不剥离， 满足平截 面假定 ； （） ２ 截面受压混凝 土的应 力图形简化 为矩形 ， 其压力强
较快 。 时， 此 由于碳 纤维布的约束作用， 加固梁仍 然能够承受
一
及《 公路桥 规 》 的规 定 ， 导 的抗弯承 载力计 算方 法是可 推
行 的， 计算 ｍ的抗弯承 载 力具 有一定的安 全储备 ， 能够 满足 实际Ｔ 程加固设计 的要求 。 李松辉 、 利军 章 也进行 了类
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ｌ ■■ 试 验 研 究 Ｉ
Ｅ ｐｅ ｉ ｅ ｔ ｌ ｓ ａｒ ｈ ｘ ｒ ｍ ｎ ａ Ｒｅ ｅ ｃ
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不变 的情况下， 改变碳 纤维布的用量， 试验 得到不 同破坏形式
度取混凝 土的轴心抗压强度 设计值 ； 不计混凝土受拉 区的 作用；
的碳 纤维 布加固截面的弯矩一 挠度关 系曲线 ， 当碳纤维布用量
该领域 的相关研究 ， 试验研究结果与上述研究相类似 。
通过 对基于完整试验梁抗弯加固受力性能 的试验研 究，
纤 维片材 加 固矩形 截 面梁 的截 面抗 弯承 载 力计 算方 法 ， 该
规程是 以房屋建筑 和一般 构筑物的钢筋混凝 土的加固为主 ，
目前 已达 成以下共识 ： 影响碳纤 维布加 固效 果的主要凶素有
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梁相比， 采用环形布箍 的加 固梁可
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以更有 效地 避免 碳纤维 布的拉 脱