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【摘 要】目的 研究超筋梁、少筋梁在已经被破坏的前提下，通过碳纤维布加固后的抗拉能力与刚度。方法 用已经被破坏的梁，经过碳纤维布加固后进行加载试验，用本次试验测得数据 与梁初次加载试验测得数据 进行比较。结果 理论挠度值等于实际测得值乘以系数（0.7至1.0）。结论 研究表明碳纤维布可以使已经破坏的混凝土梁达到甚至优于初始的抗拉强度和抗弯能力。
【关键词】超筋梁 二次受力 碳纤维布 刚度
Abstract：when the over-reinforced beam and under-reinforced beam have been destroyed，we reinforce them by carbon fiber sheet then measure beam’s tensile capacity and stiffness once again.To compare this measured data with first test measured data. Results show that the theoretical deflection date is the actual measured date multiplied by coefficient （0.7 to 1.0）.Experiment shows that carbon fiber sheet makes the broken beams have tensile capacity and stiffness even better then before.
Keywords： over-reinforced beam secondary load carbon fiber sheet stiffness
引言：
我国规定民用建筑的使用年限为50年[1]，然而在使用过程中会遇到地震、飓风、暴雪、洪水等不可测的自然灾害，对于可以进行修补就可以继续使用的建筑，则可用碳纤维布进行加固处理以达到建筑的设计承载力要求。如日本阪神大地震后，很多建筑工程就是运用碳纤维布进行加固处理的。从而有效地遏制了资源的浪费。因此研究碳纤维布对混凝土的加固是必要的。但对用碳纤维布加固混凝土梁的具体操作方法和抗弯计算公式研究却很少，这对碳纤维布在实际工程中的应用带来诸多不便，因此本文对用碳纤维加固混凝土梁的具体做法和计算公式进行了研究。
一、试件设计与制作
本次试验加固措施是在梁下部区段粘贴“U型CFRP条带”碳纤维布的具体性能见表 梁两端放置在加载架上，具体做法见图1
表格 1 CFRP布力学性能
Table1 mechanical properties of CFRP cloth
分别从两端距跨中800mm的位置布置两个相等的集中力。
对试件和测得结果的分析
碳纤维布对混凝土梁抗弯能力的作用分为三个阶段[2]：第一阶段，受拉区混凝土开裂之前，由于梁的变形很小，碳纤维布应变有滞后，发挥的作用较小，因此对梁的抗弯能力影响不大；第二阶段，梁的变形增大，碳纤维布逐渐发挥作用，梁的抗弯刚度相应得到提高；第三阶段，纵向钢筋屈服至极限状态，碳纤维布对梁的抗弯能力提高更加明显。
当碳纤维布按施工规定粘结在混凝土表面上时， 碳纤维布与混凝土的锚固、粘结与钢筋在混凝土中的锚固、粘结有一定的相似性， 碳纤维布与混凝土粘结界面上粘结剪应力Scf沿构件受弯方向是变化的， 其分布主要与裂缝形态、荷载效应、粘结锚固面积、材料性质等因素有关，剥离应力的存在对碳纤维布的剥离有极其重要的影响[3]。从本次试验中的试件破坏现象可以有力的证实上述内容的正确性，跨中的碳纤维布和梁最先分离，发生剥离破坏时碳纤维布中的应力水平还没有达到极限承载应力状态，因此碳纤维的利用效率低[4]。在实际工程中，建议在跨中方向增加碳纤维布的覆盖面积。由于在初始阶段碳纤维布和混凝土梁之间不能很好地协同工作，在实际工程中具体的做法是在梁的底面和碳纤维布能覆盖到的侧面进行凿毛处理，张拉碳纤维布施加预应力，用锚具固定；当树脂胶完全硬化后取下锚具。
从超筋梁二次受力的荷载-挠度图中数据可以看出，在二次受力的时候挠度随着荷载的增加呈正比例函数增加，但在30KN左右都存在一个拐点，在30KN之后随着荷载的增大挠度增加变快，说明碳纤维布在30KN以后的工作性能明显下降 。
由梁的应力-左右位移图可以发现在二次受力的时候左侧位移在应力达到12KN左右，左侧位移的方向发生了变化，而一次受力左侧位移的增加幅度比碳纤维布加固梁的增加幅度大。无论是一次受力还是二次受力右侧位移都是比较平稳的沿着同一个方向增大。
2.4挠度理论分析[5]
由实验试件制作材料性能和几何尺寸得 （超筋梁）
通过计算求得二次受力碳纤维布加固的超筋梁在30.32KN下的理论挠度是29.83mm而实际测得挠度为22.25mm.其它数值请参见表2-2
三、结语
通过本文可以看出用碳纤维布加固已经产生裂缝的梁，梁的刚度仍可以达到设计值，甚至优于原来的设计值。而采用U型箍以及增加跨中碳纤维布与混凝土接触面积的方式有效地阻止了碳纤维布的剥离，取得了很好的加固效果。经过对试验数据的研究和分析我们可以得出碳纤维布加固二次受力梁的理论挠度值转化为实际测得值需要乘以系数（0.7至1.0）。
参考文献：
[1]《混凝土建筑规范》
[2] 张秀伟 预应力碳纤维布受弯加固混凝土梁的实验研究[J] 华北水利水电学院学报 2008，29（6），36-38
[3]杨勇新 岳清瑞 叶列平 碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯剥离承载力计算
第37 卷第2 期土 木 工 程 学 报Vol137 No12
[4]王滋军 刘伟庆 姚秋来 戴运祥 考虑二 钢筋次受力的碳纤维加固钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究 工业建筑 2004
[5]《混凝土结构原理》刘立新，叶燕华主编.-2版.-武汉：武汉理工大学出版社， 2012.7
作者简介：姚富智（1992-），男，学士
高华国（1980-），男，硕士 副教授 主要研究钢结构和结构加固
【关键词】超筋梁 二次受力 碳纤维布 刚度
Abstract：when the over-reinforced beam and under-reinforced beam have been destroyed，we reinforce them by carbon fiber sheet then measure beam’s tensile capacity and stiffness once again.To compare this measured data with first test measured data. Results show that the theoretical deflection date is the actual measured date multiplied by coefficient （0.7 to 1.0）.Experiment shows that carbon fiber sheet makes the broken beams have tensile capacity and stiffness even better then before.
Keywords： over-reinforced beam secondary load carbon fiber sheet stiffness
引言：
我国规定民用建筑的使用年限为50年[1]，然而在使用过程中会遇到地震、飓风、暴雪、洪水等不可测的自然灾害，对于可以进行修补就可以继续使用的建筑，则可用碳纤维布进行加固处理以达到建筑的设计承载力要求。如日本阪神大地震后，很多建筑工程就是运用碳纤维布进行加固处理的。从而有效地遏制了资源的浪费。因此研究碳纤维布对混凝土的加固是必要的。但对用碳纤维布加固混凝土梁的具体操作方法和抗弯计算公式研究却很少，这对碳纤维布在实际工程中的应用带来诸多不便，因此本文对用碳纤维加固混凝土梁的具体做法和计算公式进行了研究。
一、试件设计与制作
本次试验加固措施是在梁下部区段粘贴“U型CFRP条带”碳纤维布的具体性能见表 梁两端放置在加载架上，具体做法见图1
表格 1 CFRP布力学性能
Table1 mechanical properties of CFRP cloth
分别从两端距跨中800mm的位置布置两个相等的集中力。
对试件和测得结果的分析
碳纤维布对混凝土梁抗弯能力的作用分为三个阶段[2]：第一阶段，受拉区混凝土开裂之前，由于梁的变形很小，碳纤维布应变有滞后，发挥的作用较小，因此对梁的抗弯能力影响不大；第二阶段，梁的变形增大，碳纤维布逐渐发挥作用，梁的抗弯刚度相应得到提高；第三阶段，纵向钢筋屈服至极限状态，碳纤维布对梁的抗弯能力提高更加明显。
当碳纤维布按施工规定粘结在混凝土表面上时， 碳纤维布与混凝土的锚固、粘结与钢筋在混凝土中的锚固、粘结有一定的相似性， 碳纤维布与混凝土粘结界面上粘结剪应力Scf沿构件受弯方向是变化的， 其分布主要与裂缝形态、荷载效应、粘结锚固面积、材料性质等因素有关，剥离应力的存在对碳纤维布的剥离有极其重要的影响[3]。从本次试验中的试件破坏现象可以有力的证实上述内容的正确性，跨中的碳纤维布和梁最先分离，发生剥离破坏时碳纤维布中的应力水平还没有达到极限承载应力状态，因此碳纤维的利用效率低[4]。在实际工程中，建议在跨中方向增加碳纤维布的覆盖面积。由于在初始阶段碳纤维布和混凝土梁之间不能很好地协同工作，在实际工程中具体的做法是在梁的底面和碳纤维布能覆盖到的侧面进行凿毛处理，张拉碳纤维布施加预应力，用锚具固定；当树脂胶完全硬化后取下锚具。
从超筋梁二次受力的荷载-挠度图中数据可以看出，在二次受力的时候挠度随着荷载的增加呈正比例函数增加，但在30KN左右都存在一个拐点，在30KN之后随着荷载的增大挠度增加变快，说明碳纤维布在30KN以后的工作性能明显下降 。
由梁的应力-左右位移图可以发现在二次受力的时候左侧位移在应力达到12KN左右，左侧位移的方向发生了变化，而一次受力左侧位移的增加幅度比碳纤维布加固梁的增加幅度大。无论是一次受力还是二次受力右侧位移都是比较平稳的沿着同一个方向增大。
2.4挠度理论分析[5]
由实验试件制作材料性能和几何尺寸得 （超筋梁）
通过计算求得二次受力碳纤维布加固的超筋梁在30.32KN下的理论挠度是29.83mm而实际测得挠度为22.25mm.其它数值请参见表2-2
三、结语
通过本文可以看出用碳纤维布加固已经产生裂缝的梁，梁的刚度仍可以达到设计值，甚至优于原来的设计值。而采用U型箍以及增加跨中碳纤维布与混凝土接触面积的方式有效地阻止了碳纤维布的剥离，取得了很好的加固效果。经过对试验数据的研究和分析我们可以得出碳纤维布加固二次受力梁的理论挠度值转化为实际测得值需要乘以系数（0.7至1.0）。
参考文献：
[1]《混凝土建筑规范》
[2] 张秀伟 预应力碳纤维布受弯加固混凝土梁的实验研究[J] 华北水利水电学院学报 2008，29（6），36-38
[3]杨勇新 岳清瑞 叶列平 碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯剥离承载力计算
第37 卷第2 期土 木 工 程 学 报Vol137 No12
[4]王滋军 刘伟庆 姚秋来 戴运祥 考虑二 钢筋次受力的碳纤维加固钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究 工业建筑 2004
[5]《混凝土结构原理》刘立新，叶燕华主编.-2版.-武汉：武汉理工大学出版社， 2012.7
作者简介：姚富智（1992-），男，学士
高华国（1980-），男，硕士 副教授 主要研究钢结构和结构加固