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1、碳纤维加固机理

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic)加固修复混凝土结构技术是近年来在以日本为代表的发达国家兴起的一项新型加固技术，该项技术是将碳素纤维这种高性能纤维应用于土木工程，利用树指类材料把碳纤维粘贴于结构或构件表面，形成复合材料体CFRP，通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。

加固修复混凝土结构所用碳纤维材料主要为二种：碳纤维布、配套粘接胶。其中碳纤维布的抗拉强度为建筑钢材的十几倍，而弹性模量与钢材相当，某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上，且施工性能与耐久性良好，是一种很好的加固修复材料。配套粘接胶则包括底层树脂、整平材料及粘贴树指，前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量的基础，而后者的作用则是使碳纤维布与混凝土能够形成一个复合性整体，并且共同工作。

与其它加固方法相比具有以下明显特征：

1.1重量轻：比重为钢的1/5，因此基本不会增加被加固结构的重量。

1.2高强度：是钢板的10倍左右。

1.3高弹性：可以降低混凝土中钢筋的应力。

1.4高耐久度：由于不会生锈，非常适合有盐等腐蚀环境下使用。

2、碳纤维加固的优点

碳纤维加固在施工方面方法具有如下特点：

2.1适用面广。既可用于提高结构的承载力，又能适用于抗震加固，改善结构的延性。而且加固手段多，可以根据需要采用不同的加固方法来达到较终的目的。

2.2施工便捷，工效高。整个施工过程无须用任何大型机具。成品的碳纤维布为卷材织物的形式，可以根据需要任意裁剪，施工占用场地少。

2.3施工性能好：由于碳纤维布质轻又可折可弯，因此施工时不需要大型设备，也不需要采用临时固定、支撑；粘贴碳纤维的许多部位如上、下弦节点等处尺寸比较复杂，形状也不规则，而碳纤维材料轻质细薄，易于操作，正好解决了这些难题，其施工质量易于保证。

3、碳纤维加固设计方式

碳纤维材料加固混凝土结构构件设计时，通常有以下几种考虑方式：

3.1沿构件的主轴方向粘贴碳纤维，以提高构件的抗弯能力；

3.2沿与构件主轴垂直方向粘贴碳纤维，由碳纤维与箍筋共同分担剪力以提高构件的抗剪承载力；

3.3沿与构件主轴垂直方向粘贴碳纤维布以改善加固部位的延性，提高其抗震性能。
目前在国外应用较多的是碳纤维用于结构抗震补强加固，利用碳纤维材料优异的力学性能，通过约束混凝土的形式，改变原结构在地震反复荷载作用下的变形能力，达到补强加固的目的，具体而言，其对于提高结构的抗震性能主要体现在以下两方面：

3.3.1提高了压区混凝土的变形能力：通过与相同强度下混凝土轴心受压σc～εc本构关系对比可以发现，在碳纤维约束下的混凝土变形能力得到了很大的改善，尤其是碳纤维加固量较大时下降段还改变为上升段，并且混凝土的极限压应变有明显提高，这样就能推迟压区混凝土的脆性破碎，从而充分发挥钢筋的塑性变形性能，改善结构延性。

3.3.2提高结构在地震作用下的耗能能力：对于抗震结构的要求除了要有足够的强度，不发生强度破坏外还必须有一定的延性，保证结构具有良好的塑性变形能力，能够耗散更多的地震能量，大量试验结果表明：碳纤维约束下的混凝土构件可以较为充分地发挥碳纤维的抗拉强度，因而在地震反复荷载作用下表现出良好的延性性能。