碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)是一種新型的加固方法，在加固工程中正日益受到重視。國內(nèi)外學(xué)者對此進行了一系列試驗和理論研究，取得了不少的成果。但是現(xiàn)有的正截面承載力計算中，通常不考慮結(jié)構(gòu)的二次受力問題，這就高估了結(jié)構(gòu)的實際抗彎承載力，當(dāng)施加荷載越大，這種方法越偏于不安全。本文依據(jù)加固結(jié)構(gòu)碳纖維應(yīng)變滯后的特點，充分考慮受壓區(qū)混凝土的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，對考慮二次受力時碳纖維布加固混凝土構(gòu)件正截面承載力進行了系統(tǒng)分析。

1正截面極限承載力的計算

    一般情況下，對結(jié)構(gòu)進行加固處理后，我們希望結(jié)構(gòu)構(gòu)件為適筋構(gòu)件，盡量避免少筋和超筋構(gòu)件的出現(xiàn)，所以，在適筋情況下討論加固方法構(gòu)件的極限承載力更為貼近實際或者更有實用價值，本文主要討論的就是適筋構(gòu)件的極限承載能力的計算，控制少筋或者多筋破壞的最小配筋率和最大配筋率可按有關(guān)規(guī)定取值。

    碳纖維加固構(gòu)件的破壞形式主要有3種：第1種破壞類型——受壓區(qū)混凝土被壓碎引起的破壞，第2種破壞類型——碳纖維被拉斷引起的破壞，第3種破壞類型——碳纖維剝離引起的破壞，下面根據(jù)各種破壞形態(tài)的不同進行分別推導(dǎo)計算公式。在推導(dǎo)過程中，基本假定延用本文前面推導(dǎo)滯后應(yīng)變時所作假定。

1.1發(fā)生第1、2兩種破壞類型的界限破壞的情況

    發(fā)生第1、2兩種破壞類型的界限破壞時，鋼筋屈服。碳纖維達到極限拉應(yīng)變，同時受壓區(qū)混凝土達到極限壓變。

1.2第1種類型破壞——受壓區(qū)混凝土被壓壞引起的破壞

    發(fā)生這種破壞時，混凝土受壓區(qū)達到極限壓應(yīng)變，碳纖維未到極限拉應(yīng)變，通常情況下鋼筋已屈服。

1.3第2種類型破壞——當(dāng)碳纖維被拉斷引起的破壞

    當(dāng)混凝土應(yīng)變小于0.002，可按推導(dǎo)至后應(yīng)變的公式計算極限承載力，注意此時應(yīng)用。

1.4第3種破壞類型——碳纖維剝離引起的破壞

    關(guān)于剝離破壞的研究，還沒有完整的理論，尚處于進一步研究階段。碳纖維剝離破壞與構(gòu)件表面的平整度有很大的關(guān)系。碳纖維通過粘結(jié)劑與構(gòu)件表面較好的粘結(jié)在一起，當(dāng)構(gòu)件表面不平整時，碳纖維也隨之變得不平直，當(dāng)構(gòu)件受力時，碳纖維承受較大拉力，這樣就會在粘結(jié)劑內(nèi)部產(chǎn)生較大的次應(yīng)力，當(dāng)次應(yīng)力超過粘結(jié)劑的強度時，就會發(fā)生剝離破壞而在預(yù)應(yīng)力碳纖維中，剝離破壞較少發(fā)生，就是由于有預(yù)應(yīng)力存在，碳纖維被拉直，然后與構(gòu)件粘結(jié)，中間的不平整的空隙被粘結(jié)劑填充，這樣受力時，次應(yīng)力就較小，故而玻璃破壞發(fā)生的可能性就很小了。

    此外有研究表明，抗彎剝離破壞還與混凝土的彈性模量、纖維增強塑料（FRP）的彈性模量、粘結(jié)劑的彈性模量、FRP板的厚度、粘結(jié)劑的厚度、FRP板距離梁端長度等各種因素有關(guān)。因此在實際工程中應(yīng)盡量采用高模量好的混凝土，選用剛度大的樹脂以及彈性模量較低的CFRP材料。另外，應(yīng)盡量減少碳纖維的粘貼層數(shù)。在實際工程中還應(yīng)保證足夠的錨固長度（通常為100mm），還有應(yīng)選擇比較合適的錨固方式（如在碳纖維端部采用U型錨固能較好的防止剝離破壞的發(fā)生）等等

結(jié)論

a)       本文所推導(dǎo)的公式是在考慮二次受力碳纖維正截面抗彎加固時承載力計算公式，在推導(dǎo)過程中，充分考慮了受壓區(qū)混凝土的非線性應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系，在以往的二次受力加固時的研究基礎(chǔ)上做了進一步深入。

b)      本文的推導(dǎo)均在適筋條件下進行

c)       由于混凝土強度相對于碳纖維強度較低，故在加固設(shè)計中，盡可能的利用預(yù)應(yīng)力碳纖維加固嗎，以便能充分利用碳纖維的高強度。

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