预应力碳纤维布在受弯构件加固中预应力施加方法的对比研究

预应力碳纤维加固梁正截面抗弯性能分析1 预应力加固碳纤维板加固技术碳纤维板材是目前建筑材料中耐腐蚀(气候)性能最好的材料之一。

已有的研究成果表明：弱酸、弱碱、冻融循环、长时间日照等环境作用对碳纤维的力学性能及耐老化性能影响极小。

目前常用的非预应力碳纤维板加固技术，是在结构受拉区域用化学胶粘剂粘贴碳纤维板材，使其与构件混凝土及内部钢筋共同承受拉应力。

但这种加固工艺对碳纤维强度的利用率极低，因为碳纤维板材的弹性模量为165～170 GPa ，抗拉强度高达2800M Pa ，要发挥抗拉强度需要1.7%的拉伸变形；而钢筋的弹性模量一般为200 GPa ，抗拉强度仅为300MPa 左右，要发挥抗拉强度需要0.15%的拉伸变形。

当碳纤维板材与构件内部钢筋共同工作时，不考虑钢筋原有的初始应变，钢筋屈服时碳纤维板材所能发挥的强度也仅为抗拉强度的8.8%；而在让碳纤维发挥全部强度所需要的1.7%的应变下，混凝土结构会产生大的变形及明显的裂缝。

如上所述，碳纤维加固RC 梁承载能力的提高是以较大的变形为代价的，因为碳纤维材料弹性模量与钢筋相近、强度是钢筋的10 倍，因此碳纤维材料发挥其强度时变形较大。

预应力碳纤维加固法可较好的解决该问题，提高开裂荷载、屈服荷载，改善使用荷载下的性能。

2 预应力碳纤维板加固梁的正截面抗弯性能分析1、非预应力碳纤维板加固梁的正截面抗弯性能分析在分析过程中，考虑了材料的非线性，采用了如下假定：1）平截面假定，由试验结果分析及各文献资料可以看出，CFRP 片材加固RC 梁在纯弯段范围内，其平均应变分布满足平截面假定。

2）钢筋采用完全弹塑性模型，不考虑强化段，其数学表达式如下：当y s εε≤时，s s s E εσ=（s yy E f =ε） （1-1）当y s εε>时，y s f =σ （1-2）3）不考虑混凝土的抗拉强度。

4）压区混凝土采用《 混凝土结构设计规范》（GB 50010）规定的应力-应变曲线：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=n c c c f 011εεσ（0εε≤c ） （1-3） c c f =σ （cu c εεε≤<0） （1-4）()506012,--=k cu f n （1-5） ()5,010505.0002.0-⨯-+=k cu f ε （1-6）()5,10500033.0-⨯--=k cu cu f ε （1-7）其中c σ---对应于混凝土压应变为c ε时的混凝土压应力；0ε---对应于混凝土压应力刚达到c f 时的混凝土压应变，当计算的0ε值小于0.002时，应取为0.002；cu ε---正截面处于非均匀受压时的混凝土极限压应变，当计算的cu ε值大于0.0033时，应取为0.0033；正截面处于轴心受压时的混凝土极限压应变应取为0.002；k cu f ,---混凝土立方体抗压强度标准值；n ---系数，当计算的n 值大于2.0时，应取为2.00。

预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的运用摘要：文章以钢筋混梁土板梁为例，分析了预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的具体应用。

阐述了钢筋混凝土建筑结构加固中常用的几种预应力碳纤维板加固施工方法，在预应力碳纤维板应用基础上，展开了钢筋混凝土建筑结构加固设计、加固检算、加固施工与验证试验，得出了应用预应力碳纤维板加固对恒载、活载以及梁体刚度所产生的影响，证实了预应力碳纤维板利于增强梁体受力性能的作用，可使钢筋混凝土建筑结构加固后达到规定荷载下的应用要求。

关键词：碳纤维板；钢筋混凝土结构；预应力加固加固钢筋土建筑结构的方法较多，其中体外预应力加固属于主动加固方式，是在结构本体上设置预应力筋以增强钢筋混凝土结构外在预应力，通过增大结构负向弯矩，增强结构受力性能，使之承载能力得到大幅提升。

为采用碳纤维材料粘贴在梁体结构表面能消除传统预应力筋易受环境影响腐坏的问题，可防止钢筋混凝土建筑结构变形并延缓结构开裂，在建筑结构加固中具有一定的应用优势。

1.预应力碳纤维板在钢筋混凝土建筑结构加固中的施工方法简述预应力碳纤维板施工方法主要有三种，一是反拱法，此方法是指在加固结构受拉面上利用黏结剂粘贴碳纤维板，再使用千斤顶住碳纤维板外部，将加固构件顶起且黏结剂凝固后再将千斤顶移除，此时碳纤维板便可产生一定预应力[1]。

此方法不易造成端部损坏，但存在预应力水平不高的缺陷，应用局限性较高。

二是外部反力架张拉法，需采用专用张拉器具张拉碳纤维片材，张拉器具提升同时张拉力保持恒定，再于加固构件受拉面粘贴碳纤维板，黏结剂完成凝固后再切断连接在张拉器上的碳纤维板，使之生成预应力。

此方法需使用自重较大的张拉设备，不适用于各种跨度的构件，施工操作相对复杂，且易造成端部损坏。

三是端锚加固法，此方法可将永久性锚具安装于加固梁上，碳纤维板可利用加固构件自身反力作用实施预应力张拉，之后再将之锚固于构件之上，此方法需采用专用锚具支架，可适用多尺寸构件，反力架伸缩范围对其限制较小，较为适用于现场施工。

预应力碳纤维板桥梁加固技术目前，我国已逐步进入了混凝土结构的维修加固高峰期，60、70 年代建造的建筑、桥梁等结构物大多已步入需要维修改造加固阶段，80年代建造的结构也有一部分由于老化和使用功能的改变需要改造和维修，由于碳纤维加固法具有施工简便、耐久性好等优点，特别适合在各种混凝土梁板桥梁加固中使用，今后几年内用量将会大幅度增加。

一、预应力碳纤维板加固特点：传统的碳纤维布和粘钢加固属于被动加固，当桥梁结构破坏产生应力变形之后碳纤维布和钢板才能被张拉并发挥作用，具有一定的应力滞后性，起到的加固效果有限。

张拉碳纤维板是采用主动加固的办法，直接张拉碳纤维板并产生预应力保护钢筋混凝土桥梁。

1、与传统的碳纤维布加固相比，①碳纤维板材更适用于采用预应力加固方式，更能充分发挥碳纤维高强度作用；②施工方便，施工质量易于保证；③碳纤维板比碳纤维布易于保持纤维顺直，更有利于碳纤维发挥作用；④一层1.2mm厚板相当于10层碳纤维布作用。

2、与粘贴钢板或增大混凝土截面相比①抗拉强度是同等截面钢的7-10倍；②自重轻、易使用，作业轻松且不需大型机械设备；③与钢材相比有较强的耐腐蚀性和耐久性；④补强后基本不改变构件的形状与重量。

二、预应力碳纤维板桥梁加固施工流程：施工步骤：a、施工准备；b、混凝土表面处理；c、在安装碳纤维板张拉端和固定端构件的位置按照设计图纸要求钻孔种植高强度螺杆；d、螺杆固化达到设计强度后开始安装张拉端和固定端钢构件；e、在碳纤维板和梁底接触面上涂抹粘结剂，锚具底板和梁底接触面上涂抹粘结剂；f、安装碳纤维板；g、张拉碳纤维板并对梁体挠度变化进行观测；h、张拉完毕后，在碳纤维板和锚固构件上涂刷一层保护涂料或饰面漆。

;碳纤维板主要施工流程2.1 施工准备1、搭设施工支架、主要材料进场根据现场条件搭设适于施工的施工支架。

使用的碳纤维板材料应为桥梁加固专用材料。

2、施工放样在加固的梁表面按照设计图纸放样，确定碳纤维板和两端锚具位置。

预应力碳纤维布加固钢梁受弯性能有限元分析【摘要】本文基于通用有限元软件ansys，对预应力cfrp布加固钢梁在外荷载作用下的受弯性能进行了有限元分析，并与末加固钢梁、普通碳纤维布加固钢梁等进行了比较。

通过改变相关参数，得出加固效果随预应力大小、碳纤维布层数等的变化规律。

【关键词】预应力碳纤维布;加固;钢梁0.引言本文在国内外学者已经取得的研究成果基础之上，基于通用有限元软件ansys，对预应力碳纤维加固钢梁的受弯性能进行了计算分析，以比较预应力碳纤维布与末加固钢梁、普通碳纤维布加固钢梁受弯性能方面的差异，研究碳纤维布的初始应力等级、粘贴长度、与粘贴层数对加固效果的影响。

1.试验设计1.1 试件设计1.2 有限元模型建立本文采用ansys软件，对加固钢梁进行非线性有限元分析，分析中假定钢梁、胶体与碳纤维布之间完全粘结。

其中钢梁采用solid45单元，模拟钢梁的塑性变形；胶体采用combin39单元，模拟碳纤维布与钢梁之间的粘结性能；碳纤维布采用shell63单元，模拟其受弯性能[7]。

跨中两个集中力加载点在模型中用平面尺寸为80mm×30mm×15mm的加载板代替，在施加荷载时也随之将集中力等效为作用于加载板上的均布面荷载。

2.数据分析2.1施加预应力的效果对于sb-1梁，在加载到屈服荷载之前，跨中最大挠度呈线性增长。

当加载到100kn时，梁开始出现塑性，试验梁挠度不断增大，其极限强度约为160kn，与计算值相近。

本文近似认为碳纤维布加固钢梁的受弯承载力的极限状态标志为[5]：（1）跨中最大挠度达到跨度的1/200。

（2）碳纤维布达到其极限抗拉强度。

对于sb-2梁，在加载到140kn前，梁末屈服。

由于荷载等级取的较小，sb-2与sb-1梁跨中挠度相差很小。

之后，钢梁开始出现塑性，碳纤维布仍处于弹性阶段，承受的荷载变大，挠度进一步增加，但速度相对放缓，其极限强度约为165kn，相应极限承载力提高约3.1%。

碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究【摘要】本文通过对碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能进行研究，探讨了该加固方法的原理、性能分析、试验方法、应用案例以及发展趋势。

通过对该加固技术的优势和局限性进行总结，提出了未来的发展方向。

研究表明，碳纤维布加固可以显著提高钢筋混凝土构件的承载能力和延性，同时具有施工方便、耐久性好等优点。

仍然存在一些局限性，如加固效果受温度和湿度等环境因素影响。

未来可以进一步研究不同环境条件下的加固效果，优化加固方案，提高加固技术的适用性和可靠性，推动碳纤维布加固技术在工程实践中的广泛应用。

【关键词】碳纤维布、钢筋混凝土构件、加固、性能研究、试验方法、应用案例、发展趋势、优势、局限性、未来发展方向1. 引言1.1 研究背景钢筋混凝土结构在工程建设中得到广泛应用，但随着使用年限的增加，结构出现裂缝、变形等问题也日益凸显。

为了延长钢筋混凝土结构的使用寿命、提高承载能力和抗震性能，在近年来，碳纤维布加固技术逐渐成为重要的改善措施。

碳纤维具有质轻、高强度、耐腐蚀等优点，能有效提高结构的受力性能，因此深受工程界的青睐。

研究发现，碳纤维布加固钢筋混凝土构件能有效修复裂缝、提高抗震性能，延长结构的使用寿命。

目前对于碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究还存在一定的不足，如对于加固原理的深入理解、性能分析方法的规范化、试验方法的统一等方面都有待进一步探讨和改进。

本研究旨在深入探讨碳纤维布加固钢筋混凝土构件的原理、性能分析、试验方法、应用案例以及未来的发展趋势，为该领域的研究提供重要参考依据。

1.2 研究目的研究目的是为了探讨碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能表现及其在工程实践中的应用情况。

具体而言，本研究旨在通过对碳纤维布加固钢筋混凝土构件的原理、性能分析、试验方法、应用案例和发展趋势进行深入探讨，以期揭示其在提高钢筋混凝土结构抗震性能、延长结构使用寿命、提高结构整体承载能力等方面的潜在优势。

通过对碳纤维布加固钢筋混凝土构件的局限性和未来发展方向进行分析，可以为相关工程领域的研究人员和工程实践者提供可靠的依据和参考，推动其在实际工程中的广泛应用和进一步完善。

预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术一、碳纤维布的特性碳纤维布是一种由多个超细的碳纤维索折叠而成的无纺布，大部分由碳挤出布制成，也可由碳化纤制成。

碳纤维布具有抗拉强度高、拉伸模量高、体积密度小、弯曲模量高、耐化学腐蚀能力强、弹性模量高等特性。

由于碳纤维布可大幅提高混凝土构件的抗拉强度和刚度，因此被广泛应用于预应力筑造结构。

二、预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验1.耐拉力试验：采用合格的耐拉仪，以一定的速度和力应力试验，按规定时间观察试件的情况，关于破坏时的拉力、松弛率、断后伸长率等指标取样测试，评定碳纤维布加固后的材料的抗拉性能。

2.疲劳试验：采用合格的疲劳机床，以相同的速度但不同的载荷连续测试，检查耐久次数与承载能力，观察在预定条件下试样的变形，并记录拉伸、应变，以此确定碳纤维布连续荷载下，构件的承载能力。

3.高温性能试验：采用烘箱，以一定的时间加热，找出碳纤维布加固构件在特定温度和时间下的变形、断裂特性，衡量其抗高温开裂能力。

三、预应力碳纤维布加固混凝土构件的施工技术1.前期准备：对要采用碳纤维布加固的混凝土构件进行准备工作，清除表面水泥渣、污垢等杂物；2.安装改型：制定合理的改型方案，采用注浆方法，将碳纤维布固定在表面，同时布置合理的加固节点；3.注浆粘接：采用专用胶水或水泥混合物等水泥凝灰，尽可能对碳纤维布和构件表面进行充分的粘接。

4.施加预应力：将已经粘接的碳纤维布及混凝土构件施加预定的预应力，以确保碳纤维布及混凝土构件的刚度和稳定性；5.张紧调整：安装完预应力装置后，进行张紧调整，校准预应力装置，使预应力在指定的范围内；6.固定工作：完成粘接、施预应力和张紧调整工作后，利用橡皮垫、混凝土或钢板等方法将预应力器固定；7.验证试验：完成预应力碳纤维布加固混凝土构件施工工作后，通过试验证明碳纤维布加固后的混凝土构件符合要求。

综上所述，预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术是非常重要的分类工作，加固时需要谨慎细致，确保碳纤维布加固工程施工质量。