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碳纤维布加固技术在混凝土结构中的应用已较成熟,主要集中在以下几个方面。

(1)提高受剪承载力

碳纤维布对构件抗剪的贡献类似于箍筋的作用,与混凝土共同承受剪力。另外,碳纤维布具有对核心混凝土的约束作用,并能承担拉应力,防止主筋过早屈服,抑制剪切裂缝的出现和发展。因此,碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土构件的受剪承载力,增强构件的变形能力。影响受剪加固效果的主要因素有碳纤维布的材料性能、碳纤维布的宽度和层数、粘结剂质量、粘贴质量、剪跨比、加固前构件的受荷情况、锚固方式等[2、3].

(2)提高受弯承载力

由于碳纤维布具有抗拉强度高的特性,可以将碳纤维布粘贴在构件的受拉表层,使之与混凝土共同承担拉应力,以提高构件的受弯承载力,达到加固补强的目的。粘贴碳纤维布后,受弯构件的受弯承载能力明显提高,有效的抑制了裂缝的开展,构件的变形能力和延性性能得到显著改善[4].影响受弯加固效果的主要因素有碳纤维布的材料性能、碳纤维布的宽度和层数、粘结剂质量、粘贴质量、加固前构件的受荷情况、纵筋配筋率、构件截面尺寸等[4、5].

(3)提高抗震能力

由于碳纤维布能够约束构件的开裂,提高构件的刚度和抵抗变形的能力,当需要提高构件的抗震能力时,亦可用碳纤维布进行增强和增韧。尤其对于钢筋混凝土梁柱节点和受轴向力作用的钢筋混凝土柱,往往要求进行构件的抗震设计。采用碳纤维布粘贴于梁柱节点范围,或对钢筋混凝土柱进行包裹,可以明显改善结构中混凝土构件的延性,增加耗能能力,具有良好的抗震加固效果[6].此时,应考虑轴压比、碳纤维布用量、配箍率、长细比等因素对碳纤维布加固构件的变形能力和抗震性能的影响。

(4)提高抗疲劳能力

对于承受动力荷载或重复荷载的构件,设计时要求具有足够的抗疲劳性能,抗疲劳能力的大小与其截面尺寸、配筋率、纵筋类型和荷载级别等有关。用碳纤维布进行钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁的加固,经200 万次重复荷载作用后,加固构件的强度和刚度不会降低,也不会发生剥落和脆断现象[7].如果采用预应力碳纤维布加固的形式,预应力碳纤维布的存在,使构件中纵筋的应力幅值有所降低,减少了发生疲劳破坏的可能。而始终处于高应力状态的碳纤维布具有良好的抗疲劳性能。其综合效应使所加固构件的疲劳寿命大大提高,疲劳变形有所减小,构件的疲劳抗裂性能得到较大提高,从而延长构件的使用寿命。

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