半岛·BOB官方网站 碳纤维加固混凝土结构的研究

在加固改造应用中，碳纤维最常用的材料形式是片材。在片材中，布状材料用量最大，技术最成熟，美国、日本、加拿大、西欧等国均已有相应的标准和规范。在结构加固中，加固材料主要用于桥梁体外预应力加固。由于其具有良好的耐腐蚀、耐疲劳、施工方便等特点，近年来其使用量逐渐增多。目前，国内碳纤维加固结构的应用主要可以归纳为以下几个方面：

世邦碳纤维布

1.抗弯加固性能

在混凝土结构受拉区粘贴碳纤维可有效提高其承载力、抑制裂缝扩展。碳纤维加固混凝土结构的破坏特征与普通混凝土结构、粘钢加固混凝土结构有较大区别，其承载力计算方法也有所不同。国内外学者的研究主要集中在碳纤维加固混凝土梁的受弯性能、破坏模式、承载力计算、影响参数、截面变形及裂缝开展等方面。近年来，不少学者对荷载作用下的碳纤维增强梁承载性能进行了试验研究与理论分析，试图建立考虑二次力作用的弯曲承载力计算方法、滞回应变和跨中挠度计算公式。

2. 抗剪加固性能

在混凝土梁剪切区侧面粘贴碳纤维可有效提高其抗剪性能。工程中常用的抗剪加固方法有侧面粘贴、U型粘贴和包裹粘贴，其中包裹粘贴效果最好。影响碳纤维抗剪加固性能的主要参数有梁的箍筋率、混凝土强度、碳纤维配筋率、梁的剪跨比、碳纤维的粘贴方式及锚固性能以及碳纤维和胶粘剂本身的材料性质等。目前国内外对抗剪加固的研究主要包括破坏机理和承载力计算两部分。其中承载力计算的理论模型一般以钢筋混凝土构件桁架理论模型为基础，增加了碳纤维对剪切承载力的贡献。

3.抗震加固性能

通过包裹碳纤维约束塑性铰区混凝土来提高混凝土的极限压应变，可以提高构件的延性，有利于结构的抗震加固。目前，国内外许多学者对碳纤维增强混凝土柱、梁柱节点乃至框架的抗震性能进行了试验研究、理论分析和工程应用研究，并提出了相应的碳纤维约束混凝土应力-应变关系计算模型。

研究表明，侧向约束模量和侧向约束强度是影响碳纤维约束混凝土结构延性特性和滞回耗能性能的两个重要参数。另外，该研究在对钢管混凝土和套管混凝土研究的基础上，首次提出了约束钢管混凝土的概念。在这种新型钢管混凝土柱中，为增强结构的抗震性能，在可能出现塑性铰的位置设置附加碳纤维侧向约束。附加套管可有效阻止或延缓钢管混凝土柱在塑性铰区域内全长钢管的局部屈曲，提高结构的承载能力和延性，从而提高抗震性能。国内外已有许多利用碳纤维加固房屋结构柱、桥梁柱的成功案例。为了方便施工半岛·BOB官方网站，还开发了碳纤维自动缠绕系统。

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4.抗疲劳加固性能

碳纤维布加固构件的疲劳分为弯曲疲劳和剪切疲劳两种类型，根据受荷形式可分为恒幅荷载作用下的疲劳问题和变幅荷载作用下的疲劳问题。碳纤维布加固构件的疲劳强度不仅与原混凝土结构抗疲劳性能有关，还与碳纤维加固件的疲劳断裂能力以及碳纤维布与混凝土界面的抗疲劳损伤能力有关。可采用混凝土弯曲疲劳理论来评估原混凝土结构的抗疲劳性能。碳纤维布本身的抗疲劳性能可以通过材料力学试验来解决半岛·BOB官方网站，但对碳纤维布与混凝土界面的抗疲劳损伤性能研究较少，目前只有少量的试验结果。这些研究表明，在重复和移动荷载作用下，界面的黏结能力趋于下降。

5.预应力技术

对于挠度过大或开裂严重的混凝土梁、板受弯构件，单纯采用碳纤维补片加固方法难以有效增强其刚度，材料的作用不能充分发挥。采用预应力碳纤维加固技术BOB半岛·体育在线登录，可以平衡加固梁的部分荷载，有效减少加固梁的挠度变形，延缓梁的开裂，减小裂缝宽度，降低早期剥离破坏的可能性，提高梁的承载力。目前，一些学者对碳纤维预应力张拉工艺、端部锚固措施、预应力损失与承载力计算、不同荷载下碳纤维预应力加固技术界面应力传递及抗疲劳性能等进行了一些试验研究和理论分析，并已经开始实际工程应用。

6.耐久性增强性能

国内外已开展了大量碳纤维增强混凝土构件耐久性试验研究，研究参数包括构件类型（梁、柱）、碳纤维类型（AFRP、CFRP、GFRP）、粘结方式（环向、轴向）、环境类型（室温、干湿、冻融）、树脂类型等。研究表明，在恶劣环境下，CFRP表现优于GFRP。干湿条件下，CFRP约束试件强度和延性没有下降，刚度有所提高，而GFRP约束试件强度和延性有所下降，刚度不受影响；冻融循环作用下，CFRP和GFRP约束试件强度和延性均明显下降，刚度不受影响。与室温和干湿循环作用下的试件相比，冻融条件下试件的损伤模式更为灾难性。海水腐蚀后，普通钢筋混凝土梁、柱和碳纤维布加固钢筋混凝土梁、柱的承载力均有所下降，但碳纤维布加固混凝土梁的刚度几乎不受影响。

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7.砌体结构加固性能

大量国外文献对碳纤维布加固混凝土砌块墙体和砖墙的剪切性能、平面内及平面外弯曲性能、沿通槽剪切性能、单调荷载作用下的短期力学性能、低周往复荷载试验、模拟地震荷载试验等进行了研究，并为碳纤维布加固砌体结构提供了设计建议。

对碳纤维缠绕加固砖柱的力学性能、砖拱、穹顶的加固性能进行了研究。试验结果表明:墙体的破坏模式由加固前的脆性剪切破坏转变为加固后的延性弯曲破坏,大大提高了墙体的变形能力、强度和延性,能有效减小剪切变形,提高结构整体延性及抗震性能,提高砌体结构的承载能力。从目前国内的研究现状来看,大部分内容集中在平面内水平低周重复荷载作用下碳纤维加固墙板的抗震性能研究。研究结果表明:碳纤维加固可明显提高墙体的平面内水平剪切强度,增强变形能力,提高结构的延性。

8.钢结构加固性能

碳纤维除了用于钢结构的防腐、抗老化等一般加固外，在钢结构及钢材加固方法创新方面也日益受到关注，目前的研究主要集中在碳纤维加固钢结构、界面黏结性能及荷载传递效果、承载力计算方法、加固后抗疲劳性能等方面。

9. 其他增强性能

面对日益严重的恐怖主义威胁和人为灾害，结构抗爆逐渐成为研究热点。碳纤维由于具有诸多优点，在结构抗爆方面有着广阔的应用前景。现有的研究结果表明，碳纤维用于防爆加固可以有效提高构件和结构的抗爆、抗冲击和抗人为灾害能力。国内外一些学者对火灾后碳纤维加固混凝土结构、碳纤维加固结构的扭转性能与可靠性、木结构、节点、隧道等特殊结构的加固等方面进行了一些研究。