应用碳素纤维布粘贴加固钢筋混凝土结构构件的探讨

　　3.2.1加固断面的特性及加固构件挠度的理论计算分析
　　以简支梁为例：加固前其断面为bh，断面惯性矩I=bh3/12，弹性模量E=2.1×105MPa，假定加固以后bh不变。因此，其断面积A、惯性矩未变，弹性模量两者相近，也可视为不变。对于简支梁来说，其计算挠度值不会变。因此，构件的挠度（刚度）不变，则其抗裂（变形）能力不会提高，混凝土断面上出现的裂缝只是表面被蒙了碳素纤维布罢了。
　　3.2.2加固断面的内力分析法
　　基于前文提及的“平面理论”和“平衡破坏理论”的基础上，那么构件加固后，在不出现破坏以前，断面上各个点的应力应变关系均保持线性关系。无论是碳素纤维布储备多大的抗拉能力，它并不能对混凝土的抗压、抗剪能力提供任何帮助，而存在各种先天不足的混凝土随时都有可能出现压剪破坏的危险。在这种危险出现以前，梁的挠度不会变，碳素纤维板布的“卓越”性能得不到发挥。只有压剪破坏出现以后，裂缝出现挠度加大才能发挥作用，限制和约束裂缝出现挠度的继续扩大与发展。因此，碳素纤维布加固的实际功能只是一种消极的事后“保安”措施，而不是一种积极的事先“防卫”工作，其作用也不能估计太高。
　　3.2.3加固后的受力分析
　　以简支梁为例，受到荷载后，其弯矩、剪力与变们图形很规则、很明确。以梁底中分线上的O点作为基点来分析，其水平变位量在中分点O是零位，并逐渐向两端聚集，到支座处水平变位发展为最大，并从这里逐渐向两端支座处衰减至零变位。因此，粘贴面所产生的水平剪力应在梁底中分线以上为零，并向两端聚集到最大；粘贴面所产生的正应力，在支座附近为零，并向中分线的不动点上发展为最以大值。
　　笔者认为，加固后的水平剪切剥离点出现在尾端而正应力拉脱剥离点则出现在梁底跨中附近，是必然现象，而不是奇异现象。由于加固对象混凝土的质量不均匀、病灶分布无规律，哪里薄弱，就从那里突破。
　　3.2.4加固构件的温度应力分析
　　理论分析和现场调查表明，绝大部分新建工程由于出现结构裂缝隙而必须进行结构加固，其原因主要是以温度为应力为导火线。如建筑中的框架结构、高层剪力墙结构以及桥梁中的大跨度预应力箱形连续梁结构，近年来的结构裂缝出现机率非常高，非常严重。在加固方案选择时，总是首选碳素纤维布加固方案。但经研究认为，用粘贴碳素纤维布的加固方法来抑制温度应力、抵抗温度裂缝的选择是值得探讨的。
　　碳素纤维布与钢筋混凝土有着相差悬殊的线膨胀系数，碳素纤维布是热缩冷胀，钢筋混凝土是热胀冷缩，两者的变形不协调，即使碳素纤维经过树脂浸渍改善，但其线膨胀系数与钢筋混凝土膨胀系数相差20倍左右，因此，在降温的条件下，混凝土内受的是拉力，而碳素纤维布受的是压应力。混凝土构件由于受端约束或自由约束降温时构件内产生冷缩应力（冷胀力）的作用，会使构件界面上受到冷缩张拉应力复杂化。但对于薄薄的碳素纤维布来说，受到冷胀挤压应力则等于是解除了武装，会丧失其强大的抗拉优势，不能发挥其加固效果。因此，选择粘贴碳素纤维布的工艺来抑制温度应力以加固结构构件是不适当的。
　　4、粘贴碳素纤维布加固工艺的适用范围
　　经过上述分析，笔者认为，用碳素纤维布来加加固压弯构件（梁、板），其可靠度不高，也不经济，但是因碳素纤维布具有极高的抗拉强度和极低的延伸率，若用其对受压构件如框架柱进行断面全封闭、全约束，则可以充分发挥其优势，大幅度提高构件的受压能力。粘贴碳素纤维布是冷作业，具有操作简单的特点，用来加固或修补钢筋混凝土结构、钢结构的局部外伤，可以取得很好的效果。但在使用过程中，要针对加固结构构件的受力特点来合理进行选用，若选用不当，可能会给加固的结构构件带来灾难性的毁灭；使用得当则会充分发挥碳素纤维布高强、轻质的特点，获得成功加固的结果。
　　5、结束语
　　综合上述论点，笔者认为碳素纤维布粘贴加固结构构件有以下几点结论：
　　（1）用于梁板的加固，并没有完全起到“内防外治”的作用，加固不当或留有隐患会脆性破坏，加固后果勘忧。
　　（2） 碳素纤维布对曲面壳体结构和柱身加固是恰到好处。
　　（3）采用碳素纤维布加固技术，出现粘结面剥离现象不是异常而是正常现象，应根据变形的协调原理而不是根据力学平衡理论来研究粘贴碳素纤维布的破坏机理。
　　（4）碳素纤维布加固技术用于梁、板加固时，应以先进行混凝土缺陷检测与强化、然后再开始进行碳素纤维布加固为宜。
　　（5） 从经济的角度考虑，不宜多采用粘碳素纤维布加固技术。
　　
　　参考文献:
　　[1]谢征勋、谢敏著《工程事故与安全.结构加固技术》，中国水利水电出版社。
　　[2]《混凝土结构加固规范》（CECS25：90）

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