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碳纤维加固是一项有效的混凝土结构修复加固技术。本文的第一部分基于断裂力学与梁的基本理论，对碳纤维加固混凝土梁的粘结胶层以及粘结界面的剪应力分布进行了理论分析，得出了其理论解析解；讨论了碳纤维板的粘结长度、粘结厚度和粘结胶层的抗剪模量对界面剪应力分布的影响。本文的理论分析结果可以表明：增加碳纤维板的粘结长度可以缓解碳纤维板端部界面上的剪应力集中，改善混凝土梁结构的加固效果；增大碳纤维板的粘结厚度可以增大界面上的剪应力，改善混凝土梁上载荷向碳纤维板的传递效果，有利于充分发挥碳纤维布的潜能；如果粘结胶层的抗剪模量过大会加剧剪应力的集中，从而对碳纤维加固的效果不利。本文的主体部分对碳纤维加固带初裂纹的混凝土梁进行了试验研究。试验考察了碳纤维布粘结长度以及粘贴方式对加固后混凝土梁极限承载力的影响。从试验的结果来看，碳纤维的粘结长度增加对混凝土梁的加固效果的影响十分明显：当碳纤维粘结长度为100mm时，混凝土加固梁的极限承载力一般为未加固混凝土梁的1.81-2.27倍；而当碳纤维粘结长度为200mm和300mm时，混凝土加固梁的极限承载力则分别为未加固梁的3.35-3.97倍和3.61-5.76倍。相比之下，改善碳纤维板的粘结方式，即采用粘结双层碳纤维布和在单层碳纤维布的基础上粘结U形包头的影响要小一些：采用双层碳纤维布加固比单层碳纤维布加固时的极限承载力提高了8.5%-11.3%；采用包头形式加固比单层碳纤维布加固的极限承载力提高了4.7%-18%。另外试验还对裂纹深度对加固效果的影响进行了分析，结果表明：不论采用什么样的粘结方式加固，裂纹深度越大，则加固的效果就越明显。另一方面，本文还根据试验中观察到的现象和混凝土梁的最终破坏形式，对碳纤维加固混凝土梁的破坏模式和裂纹的发展过程进行了研究。在试验中，碳纤维加固混凝土梁的破坏模式有三种：剪切破坏I、剪切破坏II和分层破坏。剪切破坏I是由于在碳纤维板端部混凝土的剪应力峰值超过其剪切强度产生剪切裂纹，剪切裂纹沿着与混凝土梁轴线成约45度角的方向扩展最终导致混凝土梁破坏。本试验中它一般发生在碳纤维板粘结长度为200mm的情况下。剪切破坏II则是在剪切裂纹发展的过程中与扩展后的初裂纹相贯穿，从而导致混凝土梁破坏。此种破坏在碳纤维板粘结长度为100mm时发生的可能性很大。在分层破坏时初裂纹随载荷一直发展，碳纤维布逐渐脱落，最后初裂纹失稳发展导致试件破坏。