碳纤维增强复合材料因其优异的力学性能，成为近年来被大量应用于多种结构补强加固中的一种新型材料。同时随着桥梁加固技术的不断进步，碳纤维粘贴补强技术在理论设计和施工等方面也得到了进一步完善和发展，成为目前研究的热点。

采用碳纤维加固的混凝土结构，屈服荷载和极限承载力都有明显提高，碳纤维高强高弹模的特性对结构的刚度提高也有所贡献，结构破坏形式明显改善，从脆性破坏向延性破坏转变。

 

碳纤维布的加固原理

用于建筑结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能，其抗拉强度一般为建筑用钢材的十几倍；但是碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全共同工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏。而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好地共同工作，大大提高碳纤维布的抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用，它既要确保各碳纤维丝共同工作，同时又要确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固的目的。

 

试验方案

在预应力混凝土空心板跨中混凝土及碳纤维上粘贴电阻应变片，按《预制混凝土构件质量检验评定标准》(GBJ321-90)对预应力混凝土空心板进行结构性能试验。在1.0倍正常使用短期荷载检验值作用下持荷30min，其余每级荷载作用下持荷10min。持荷结束时，使用静态电阻应变采集仪跟踪记录混凝土及碳纤维在各级荷载作用下的应力应变情况，用百分表量测空心板在各级荷载作用下的挠度变化，用读数显微镜观测裂缝宽度并记录裂缝开展情况。为检验预应力混凝土空心板的承载力情况，所有试验均做到破坏为止。

 

试验结论

(1)采取粘贴碳纤维加固预应力混凝土空心板，可以有效地提高预应力混凝土空心板的承载力。

(2)在同样荷载作用下，粘贴碳纤维加固后可以有效减少预应力混凝土空心板的挠度。

(3)粘贴碳纤维加固后预应力混凝土空心板的开裂荷载增大。

(4)采取粘贴碳纤维加固预应力混凝土空心板，基本不影响构件的截面高度及自重，对用户空间的净高度及建筑物的其他结构没有影响。

(5)试验中碳纤维最大拉应变为12000με，建议设计时碳纤维抗拉强度取2000MPa。

 

结语

随着人们对碳纤维材料的进一步深入研究以及碳纤维加固技术的推广和实践，碳纤维加固的不足会逐步得到克服，碳纤维材料的性能会更加优良，碳纤维加固理论及加固技术将逐步走向成熟，碳纤维加固技术在工程加固领域将扮演越来越重要的角色。