摘　要：碳纖維加固技術是近年來在加固行業產生的一種新型的加固方法，具有加固強度高、施工便捷、耐腐蝕等多種優點，在加固行業得到廣泛的應用。本文從碳纖維加固鋼筋混凝土梁的特點出發，分析了碳纖維加固鋼筋混凝土梁變形性能的影響因素，對工程實際中碳纖維加固技術的應用具有一定的參考價值。

關鍵詞：碳纖維加固 鋼筋混凝土梁 變形性能

　　碳纖維材料用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發達。我國的這項技術起步很晚，但隨著我國經濟建設和交通事業的飛速發展，現有建筑中有相當一部分由于當時設計荷載標準低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當前規范使用的需求，亟需進行維修、加固。目前常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補結構技術是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結構加固技術。碳纖維CFRP是整個土木工程界使用為廣泛且熱門的加固材料，該項加固技術興起于20世紀80年代，于90年代后期在我國迅速發展起來，國內外很多科研單位和高校就碳纖維CFRP加固混凝土構件這項新技術進行了大量的研究。

1　碳纖維加固鋼筋混凝土梁的特點

　　碳纖維加固鋼筋混凝土梁所使用的產品是碳纖維，是一種高強度的纖維制品，是一種導性材料。在當前的加固行業中，碳纖維的使用主要有兩種個，一種是碳纖維布，另一種是炭纖維板。對于碳纖維用于新建筑物，我國對其進行了深入研究，認為可以將碳纖維材料進行加工，變成片狀、棒狀或者卷狀，具有普通的鋼材料無法比擬的極高的抗拉強度和彈性模量，能增強梁的變形性能。
　　與其他的建筑材料加固鋼筋混凝土梁相比，碳纖維加固混凝土梁具有如下優點：，具有較高的強度和模量。由于碳纖維材料具有較高的強度和模量，因此，利用碳纖維材料對混凝土梁進行加固，可以提高提高梁的承載力和抗變形性能，達到高度加固的目的。第二，具有較穩定的化學性質。由于碳纖維材料具有比較穩定的化學性質，不會和酸、堿、鹽等化學物質發生化學反應。因此，利用碳纖維材料對混凝土梁進行加固具有較好的耐酸堿和耐腐蝕性，能防止加固過程中遇到的化學腐蝕問題。第三，具有質量輕和厚度薄的特點。碳纖維材料的這種特點，可是使加固后的構建不增加自身重量，同時其薄的特點也不會引起尺寸的明顯變化。第四，具有較好的柔韌性。碳纖維的這種特點使得其很容易被裁減，利用它可以對各種結構類型、部位和形狀的建筑物進行加固。同時，它的柔韌性特點使得其還可以被用于大型橋梁的橋墩、大型筒體、隧道等一些其他加固技術無法實施的構件和結構。第五，具有占地面積少的特點。碳纖維材料在用于混凝土加固時，不需要大型的施工機械，因而只需占用較少的施工場地，施工功效相對較高。
　　綜上所述，碳纖維材料是一種新興的加固材料，利用其進行鋼筋混凝土梁加固，有很好的加固效果，在實際的運用中具有重要的推廣作用。

2　碳纖維加固鋼筋混凝土梁變形性能影響因素分析

　　在碳纖維加固鋼筋混凝土梁時，影響其變形性能的因素有很多，除了碳纖維本身的粘貼層數外，還有混凝土的強度等級、縱筋配筋率、橫截面高度和剪跨比都會對碳纖維加固時的變形性能造成一定的影響。
2.1　粘貼層數　碳纖維的粘貼層數對加固后的承載力具有較大的影響，從而影響鋼筋混凝土梁的變形性能。如，粘貼一層碳纖維布時，極限承載力較未加固梁提高了13.6％：粘貼兩層時，極限承載力較未加固梁提高了21.9％：粘貼三層時，極限承載力較未加固梁提高了30.8％：粘貼四層時，極限承載力較未加固梁提高了41.7％：粘貼五層時，極限承載力較未加固梁提高了45.80k。然而承載力的提高幅度并不是和碳纖維的粘貼層數成正比關系的，而是呈現一種雙線性的關系，即當粘貼層數達到一定數量后，承載力的提高幅度呈現逐漸較少的趨勢。也就是說，隨著粘貼層數的增加，碳纖維加固鋼筋混凝土梁的承載力的提高幅度的增長率逐漸下降，進而梁也會出現更高的變形。根據這一影響因素的分析，我們認為在對碳纖維的粘貼層進行選擇的時候，要權衡各種因素后選出佳層數。
2.2　混凝土的強度等級　混凝土的強度等級也會對碳纖維的加固效果產生重要影響，并終影響到碳纖維加固鋼筋混凝土梁的變形性能。混凝度的等級強度對碳纖維的加固影響界限為C3O。即當混凝土的強度等級為C3O的時候，碳纖維的加固效果是好的，其變形性能也為佳。當混凝土的強度等級大于C3O的時候，碳纖維的加固效果的提高會隨著混凝土強度等級的提高而呈現下降的趨勢，進而影響到碳纖維加固鋼筋混凝土梁的變形性能。之所以混凝土的等級強度佳值為C3O，是因為，當混凝土的等級強度小于C3O時，加固梁會因為鋼筋的破壞而產生裂縫。隨著混凝上強度提高，極限破壞時混凝上的受壓區高度有所減小，因而增加了鋼筋和碳纖維布的內力臂長度，因此使得碳纖維對極限彎矩的貢獻在原有基礎上增強，承載力提高幅度加大。但是當混凝土的等級強度大于C3O時，加固梁會因為混凝土的壓碎而產生裂縫，并限于鋼筋的拉壞被壓碎。因此，確定混凝土的強度等級對于加強碳纖維的加固效果，增強對鋼筋混凝土量的變形性能具有重要意義。
2.3　縱筋配筋率　當粘貼相同層數的碳纖維布時，縱筋配筋率越高的梁，加固后的極限承載力提高幅度就越小，加固效果越差。原因是，由于縱筋配筋面積的增大，增加了極限破壞時混凝土的受壓區高度，而減少了鋼筋和碳纖維布的內力臂長度，因此使得碳纖維對極限彎矩的貢獻在原有基礎上減弱，極限承載力提高幅度降低。配筋率的改變對梁的極限承載力的提高幅度影響大，對加固梁的屈服荷載提高幅度的影響次之，對加固梁開裂荷載的提高幾乎沒有影響。
2.4　橫截面高度　橫截面的高度對加固后的承載力具有重要影響作用，進而會影響到碳纖維加固后的鋼筋混凝土梁變形性能。根據相關的研究結果表明，梁的橫截面高度為500mm是佳的橫截面高度，是碳纖維加固的佳效果，具有較高的防變形性能。當橫截面高度大于500mm時，混凝土的壓碎破壞先于鋼筋的拉壞，因此梁的破壞是由混凝土的壓碎破壞引起的，故其極限承載力的提高幅度又有所降低。之所以橫截面為500mm是佳的高度，是因為，當加固梁的橫截面高度小于500mm的時候，加固梁會因為鋼筋的破壞而產生裂縫。同時，隨著加固梁橫截面高度的不斷增加，鋼筋和碳纖維至今的內力臂力度就會得到增加，從而增強梁的承載力，相應的變形性能也增強。但是，當加固梁的橫截面大于小于500mm的時候，加固梁會因為混凝土的壓碎而遭到破壞，使得加固梁的承載力下降，導致碳纖維的優越的抗拉性能沒有充分的發揮，從而降低了碳纖維對極限彎矩的貢獻，出現變形。
2.5　剪跨比　改變剪跨比也會對碳纖維加固鋼筋混凝土的承載力產生一定的影響，進而會影響到其變形性能。一般而言，剪跨比和加固后的梁的極限承載力呈現正比的增長關系，即剪跨比越大，加固后的梁的極限承載力提高幅度越大。如，當剪跨比為1.61時，加固后的極限承載力提高了10.59％，當剪跨比為2.26時，加固后的極限承載力提高了13.63ryO，當剪跨比為2.9時，加固后的極限承載力提高了16.44％。這主要是因為，如果剪跨比比較小，鋼筋的破壞就會因為碳纖維兩端的應力集中現象導致碳纖維端部臨近鋼筋單元的拉應變超限而引起；如果剪跨比比較大時，四點彎的加載形式逐漸向跨中作用集中力的加載形式過渡，破壞形式也變為跨中的鋼筋單元的拉應變超限。因此，通過增大剪跨比，能夠充分發揮碳纖維的抗拉優點，增強梁的極限承載力，從而提高梁的防變形性能。

3　結　論

　　碳纖維加固是一種在加固行業興起的新型加固技術，具有由于其他加固材料的諸多優點，能對鋼筋混凝土梁進行很好的加固，具有很好的變形性能。本文通過分析碳纖維材料的概念和其與其他加固材料相比所具有的加固優點，分析了影響碳纖維加固鋼筋混凝土梁變形性能的因素主要有：粘貼層數、混凝土的強度等級、縱筋配筋率、橫截面高度和剪跨比。希望本文對碳纖維加固技術在實際工程中的應用具有一定的參考價值。

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