碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程條文說(shuō)明
2005-12-19 00:00
1 總 則
1.0.1 本條指出制定本規(guī)程的目的和要求，井提出了碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)必須遵循的原則。
碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一項(xiàng)新型的應(yīng)用外粘高性能復(fù)合材料加固結(jié)構(gòu)的技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)的理論和試驗(yàn)研究成果已比較多，設(shè)計(jì)與施工水平正逐步提高，加固修復(fù)工程量也迅速增加.制定本規(guī)程，是為了在確保碳纖維片材加固工程質(zhì)量的前提下。大力發(fā)展該項(xiàng)新技術(shù)，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，井使該新技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中的應(yīng)用規(guī)范化。
1.0.2 本規(guī)程適用的范圍是碳纖維片材加固修復(fù)房屋和一般構(gòu)筑物的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收?；炷两Y(jié)構(gòu)因設(shè)計(jì)失誤、施工錯(cuò)誤，材料質(zhì)量不符合要求、結(jié)構(gòu)荷載的增加、使用功能的改變和因遭受火災(zāi)、水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等災(zāi)害使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件遭到損壞均可采用碳纖維片材加固修復(fù)新技術(shù)來(lái)進(jìn)行加固處理。對(duì)于鐵路工程、公路工程、港口工程和水利水電工程的混凝土結(jié)構(gòu)用碳纖維片材進(jìn)行加固也是可行的；同時(shí)，國(guó)內(nèi)外研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)，水結(jié)構(gòu)也可以采用碳纖維片材進(jìn)行加固，但應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)具體情況參照本規(guī)程的規(guī)定執(zhí)行。
1.0.3 在執(zhí)行本規(guī)程的同時(shí)，尚應(yīng)配合使用和遵守現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范.如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。
1.0.4 本規(guī)程規(guī)定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用溫度不高于60℃，是常溫固化樹脂類粘結(jié)材料的要求，同時(shí)也是因?yàn)橐话慊炷两Y(jié)構(gòu)使用溫度是低于此溫度的。當(dāng)采用與碳纖維片材相配套的高溫固化樹脂類粘結(jié)材料，且有可靠依據(jù)時(shí)，可不受此規(guī)定限制?！疤厥猸h(huán)境（腐蝕，放射、高溫等）下的混凝土結(jié)構(gòu)采用碳纖維片材進(jìn)行加固修復(fù)時(shí)，還應(yīng)遵守相應(yīng)的國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，并采取必要的防護(hù)措施?！笔侵冈谔祭w維片材加固修復(fù)完成后，仍應(yīng)按照國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)（特殊環(huán)境的）標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行防護(hù)處理。
1.0.5 碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)前，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定或評(píng)估。我國(guó)已編制了 （工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》和（民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，等標(biāo)準(zhǔn)，通過槍測(cè)鑒定評(píng)定結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的可靠性程度，為碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供基本依據(jù)。
1.0.6 由于碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)為一項(xiàng)新型結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，具有不同于其它加固方法的特殊性，應(yīng)由對(duì)碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及加固設(shè)計(jì)有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，也應(yīng)由熟悉該技術(shù)的專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工，以保證該技術(shù)的有效實(shí)施。如果由不了解碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及其設(shè)計(jì)、施工特殊性的人員進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，容易造成加固修復(fù)設(shè)計(jì)和施工的失誤，導(dǎo)致該技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)倒退，影響該項(xiàng)新技術(shù)的健康發(fā)展。
2 材料
2.1 材料種類及一船要求
2.1.1 本條指出粘貼碳纖維片材加固方法所采用的材料種類，特別指出粘結(jié)材料應(yīng)為與碳纖維片材相配套的產(chǎn)品，原則上應(yīng)有試驗(yàn)資料證明粘結(jié)材料與配套碳纖維片材的粘結(jié)效果，這是為了避免因粘結(jié)材料與碳纖維片材不配套而造成加固效果降低或加固失效。
2.1.2 本條為加固修復(fù)用材料的一般要求，碳纖維片材和配套粘結(jié)材料各自產(chǎn)品的性能必須符合本條的規(guī)定才能作為混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用材料。使用不符合本條規(guī)定的產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固修復(fù)會(huì)導(dǎo)致加固失效甚至造成嚴(yán)重事故。
2.1.3 由于目前在加固工程中大量使用的是單向碳纖維片材，故本規(guī)程列出了對(duì)單向碳纖維片材的性能指標(biāo)要求，因?yàn)閷?duì)各種加固修復(fù)用碳纖維片材的基本性能要求是一致的，對(duì)于雙向或多向碳纖維片材的性能指標(biāo)要求并末列出，可以參照單向碳纖維片材的指標(biāo)執(zhí)行，本規(guī)程中不再一一列舉。
2.2碳纖維片材
2.2.1本規(guī)程僅針對(duì)碳纖維布和碳纖維板兩種制品形式，統(tǒng)稱為碳纖維片材。
碳纖維布的計(jì)算厚度為理論計(jì)算值，而不是碳纖維布的實(shí)測(cè)厚度，因?yàn)樘祭w維布質(zhì)地柔軟，實(shí)測(cè)厚度離散性很大：碳纖維板的截面積指含樹脂板材的實(shí)測(cè)截面面積。碳纖維板產(chǎn)品應(yīng)該說(shuō)明纖維的體積含量。常用碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量、截面面積及計(jì)算厚度見表C2.2.1
C2.2.1 常用碳纖維布的單位面積質(zhì)量，截面積及計(jì)算厚度
2.2.2 碳纖維材料具有高強(qiáng)度、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕性好等特點(diǎn)。目前在混凝土結(jié)構(gòu)加固中，一般情況下使用高強(qiáng)度型碳纖維片材，其抗拉強(qiáng)度是普通鋼筋的10倍左右，彈性模量略高于普通鋼筋的彈性模量。另外，碳纖維沒有類似鋼筋的屈服點(diǎn)，在達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度之前應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為線彈性，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系見圖2.2.2.本規(guī)程的規(guī)定均以高強(qiáng)度型碳纖維片材為對(duì)象，當(dāng)使用其它類型的碳纖維片材時(shí)，應(yīng)有可靠依據(jù)。
2.2.4 試驗(yàn)研究和工程經(jīng)驗(yàn)證明，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量越大，施工時(shí)浸漬樹脂越不容易完全浸透，施工質(zhì)量越難以保證。本規(guī)程所說(shuō)碳纖維質(zhì)量是指碳纖維的凈質(zhì)量，不包括固定碳纖維所用的緯線和預(yù)浸所用的樹脂質(zhì)量在內(nèi)。
2.2.5 碳纖維板過厚或過寬，施工質(zhì)量均較難以保證，所以在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，都應(yīng)盡量使用寬度較小的碳纖維板.材料研究表明碳纖維板中碳纖維體積含量在60%~70%時(shí)性能最好，故本規(guī)程建議碳纖維板中纖維體積含量不宜低于60%。
2.3 配套樹脂類粘結(jié)材料
2.3.1 底層樹脂的作用是增強(qiáng)混凝土表層，提高混凝土與找干材料或粘結(jié)樹脂界面粘結(jié)強(qiáng)度.找平材料的作用是填充混凝土表面的空洞、裂隙等，使加固表面平整度符合規(guī)定要求，并與底層樹脂及浸漬樹脂具有可靠的粘結(jié)強(qiáng)度，形成粘結(jié)體系，當(dāng)混凝土表面干整度滿足要求時(shí)，可以盡量減少找平材料的用量。漫漬樹脂是粘貼碳纖維布的主要粘結(jié)材料，其作用是使碳纖維布與混凝土得到充分的粘結(jié)，使其共同承受結(jié)構(gòu)的作用。粘結(jié)樹脂為粘貼碳纖維板的主要粘結(jié)材料．本條仍然強(qiáng)調(diào)必須使用與碳纖維片材相配套的粘結(jié)材料。
2.3.2 粘結(jié)材料的性質(zhì)必須滿足本規(guī)程的有關(guān)要求，因?yàn)檎辰Y(jié)材料的性質(zhì)與粘結(jié)質(zhì)量和加固效果密切相關(guān)，粘結(jié)材料的性質(zhì)達(dá)不到要求，會(huì)導(dǎo)致加固的效果降低，甚至加固失效。
2.3.3 粘結(jié)材料與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度是兩者之間粘結(jié)性能的基本反映，可以用正拉粘結(jié)強(qiáng)度來(lái)衰達(dá)，研究結(jié)果表明以正拉粘結(jié)強(qiáng)度為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是因?yàn)檎辰Y(jié)強(qiáng)度與其它受力狀態(tài)下的粘結(jié)強(qiáng)度具有很好的相關(guān)關(guān)系，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)離散性小，且測(cè)試方便。按規(guī)定的環(huán)境條件進(jìn)行老化試驗(yàn)2，000小時(shí)后的正拉粘結(jié)強(qiáng)度降低不超過10%時(shí)，認(rèn)為降低不明顯。
2.4裹面防護(hù)材料
2.4.1 表面防護(hù)的作用是保護(hù)加固修復(fù)結(jié)構(gòu)的碳纖維片材及樹脂免受外界不利環(huán)境的侵害，如紫外線照射、火災(zāi)等。表面防護(hù)材料的選擇可以按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。需要指出的是碳纖維片材是作為加固修復(fù)材料使用的，不能當(dāng)作防護(hù)材料使用，當(dāng)被加固混凝土結(jié)構(gòu)本身有防護(hù)要求時(shí)，采用碳纖維片材加固修復(fù)后也應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，同時(shí)必須保證防護(hù)材料與漫潰樹脂或粘結(jié)樹脂粘結(jié)可靠，變形協(xié)調(diào)。
2.4.2 本條專門強(qiáng)調(diào)對(duì)于有防火要求的建筑物，必須按照要求選擇防火材料并進(jìn)行防護(hù)處理，保證加固后建筑物能夠達(dá)到有關(guān)防火規(guī)范規(guī)定的防火等級(jí)。
2.4.3 當(dāng)被加固結(jié)構(gòu)本身需要按使用環(huán)境條件采取規(guī)定的防護(hù)措施時(shí)，加固后同樣應(yīng)按照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。
3 設(shè)計(jì)與構(gòu)造
3.1 設(shè)計(jì)基本原則與一般規(guī)定
3.1.1 碳纖維片材不能設(shè)計(jì)為承受壓應(yīng)力，但在反復(fù)荷載下碳纖維片材在經(jīng)受一定的壓應(yīng)力作用后，仍可承受拉應(yīng)力作用。
碳纖維片材應(yīng)采用配套樹脂類粘結(jié)材料粘貼于構(gòu)件表面，在構(gòu)件受力過程中應(yīng)與構(gòu)件保持變形協(xié)調(diào)，應(yīng)采取措施保證不發(fā)生粘貼面的過早剝離而導(dǎo)致加固效果顯著降低.本規(guī)程中的設(shè)計(jì)計(jì)算方法均是基于這一前提建立的。
3.1.2 到目前為止，碳纖維片材在混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的受彎加固、受剪加固和柱的抗震加固中研究和應(yīng)用最多，相應(yīng)計(jì)算理論也較為成熟，故本規(guī)程暫列出這三種加固方法的有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定。受彎加固是指為提高受彎構(gòu)件正截面承載力而進(jìn)行的加固；受剪加固是指為提高受彎構(gòu)件斜截面承載力而進(jìn)行的加固；抗震加固是指為提高構(gòu)件的抗震性能而進(jìn)行的加固。在受彎加固時(shí)，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致；在受剪加固時(shí)，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與混凝土中主拉應(yīng)力方向一致，但為了施工方便，建議采用纖維方向與構(gòu)件縱軸垂直的方法進(jìn)行加固；抗震加固時(shí)，應(yīng)使碳纖維布封閉纏繞在柱上，可以較好地提高抗震性能。除此以外，碳纖維片材也可沿構(gòu)件軸向粘貼用于受拉構(gòu)件的加固、沿環(huán)向粘貼用于軸心受壓構(gòu)件的加固。在受彎加固時(shí)，也可采用對(duì)碳纖維片材施加預(yù)應(yīng)力的方法以提高加固效果。碳纖維片材也可用于剪力墻，以及殼體、筒倉(cāng)，煙囪等特種結(jié)構(gòu)的加固.這些加固方法雖有研究表明是有效的，但相應(yīng)計(jì)算理論和方法的研究尚不充分，應(yīng)用也較少，故目前暫未列入本規(guī)程.實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，可采用這種加固方法。
3.1.3 本規(guī)程以房屋建筑和一般構(gòu)筑物的鋼筋混凝土的加固為主，主要按《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法確定有關(guān)加固計(jì)算方法，使其與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范協(xié)調(diào)。
試驗(yàn)研究表明，碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有多種破壞形態(tài)，除了與普通混凝土構(gòu)件相同的以外，還有一些特殊的破壞形態(tài)，如碳纖維片材的剝離破壞等。構(gòu)件達(dá)到破壞極限狀態(tài)時(shí)，碳纖維片材的極限抗拉強(qiáng)度往往不能得到完全發(fā)揮，此時(shí)應(yīng)以達(dá)到破壞極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材所達(dá)到的應(yīng)變值來(lái)確定其貢獻(xiàn)。同時(shí)，由于碳纖維片材在最終拉斷時(shí)表現(xiàn)為顯著的脆性，因此即使對(duì)在構(gòu)件破壞時(shí)碳纖維片材可達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度的情況，也應(yīng)選擇小于其極限拉應(yīng)變的允許拉應(yīng)變作為設(shè)計(jì)極限狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，以保證有足夠的可靠度。
3.1.5 一般情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的加固是局部的.加固后結(jié)構(gòu)體系可能有所改變，因此加固設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，保證不發(fā)生脆性的破壞，例如在受彎加固后避免剪切破壞先于受彎破壞發(fā)生等。
3.1.6 研究證明，當(dāng)加固前構(gòu)件計(jì)算所受的初始彎距小于其受彎承載力的20%時(shí)，初始彎距的作用不大，即可以忽略二次受力的影響。
3.1.7 考慮到實(shí)際工程中某些結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度可能低于現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的最低強(qiáng)度等級(jí)要求，但如果結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度過低，與碳纖維片材的粘結(jié)強(qiáng)度較低，易產(chǎn)生脆性顯著的剝離破壞，碳纖維片材也不能充分發(fā)揮作用，因此被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度不宜過低.面對(duì)于封閉粘貼磺纖維片材約束混凝土，當(dāng)封閉碳纖維片材搭接構(gòu)造滿足本規(guī)程的規(guī)定時(shí)，封閉粘貼碳纖維片材約束混凝土的抗壓強(qiáng)度可以得到提高，故被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)最低可放寬至C10。
3.2 一般構(gòu)遣要求
3.2.1 碳纖維片材沿其纖維方向彎折時(shí)會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和纖維絲折斷，影響其強(qiáng)度發(fā)揮。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不小于20mm時(shí)，可減緩應(yīng)力集中，碳纖維片材強(qiáng)度基本不受影響.對(duì)于彈性模量較高的碳纖維片材，要求碳纖維片材強(qiáng)度不受影響時(shí)，轉(zhuǎn)角處的曲率半徑應(yīng)該更大，但其曲率半徑的大小與碳纖維片材的彈性模量高低有關(guān)，因缺少試驗(yàn)資料，本規(guī)程不作明確規(guī)定，待有試驗(yàn)資料以后加以修訂補(bǔ)充。
3.2.2 試驗(yàn)研究表明，當(dāng)碳纖維布的纖維單位質(zhì)量不超過450g／m2，碳纖維布沿受力方向的措接長(zhǎng)度不小于l00mm時(shí)，破壞不會(huì)發(fā)生在搭接位置.當(dāng)碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量超過450g／m2時(shí)，尚應(yīng)通過試驗(yàn)研究確定其搭接長(zhǎng)度。碳纖維布的搭接位置相互錯(cuò)開是為了施工方便，有資料表明，在施工質(zhì)量有保證時(shí)，碳纖維布的斷裂或破壞一般不會(huì)發(fā)生在搭接處。
3.2.3 附加錨固措施可采用鋼板或角鋼等粘貼在碳纖維片材外，再用錨栓錨固于混凝土中，錨栓的數(shù)量及布置方式應(yīng)根據(jù)錨固區(qū)受力大小確定。一般鋼板壓條厚度不宜小于 3mm，錨栓規(guī)格不宜小于M6。但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮因采取附加錨固措施而造成的碳纖維片材損傷對(duì)加固效果的影響。
3.3 受彎加固
3.3.1 國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)研究表明，在受彎構(gòu)件受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，截面應(yīng)變分布仍符合平截面假定。為防止碳纖維片材最終產(chǎn)生脆性拉斷破壞，采用允許拉應(yīng)變?chǔ)與f，一般取其設(shè)計(jì)極限拉應(yīng)變的εcfu2／3，同時(shí)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)構(gòu)件塑性變形的控制條件，εcf也不應(yīng)大于0.01。碳纖維片材從受載直至拉斷，表現(xiàn)為線彈性行為。
3.3.2 粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)構(gòu)件的破壞形態(tài)主要有以下幾種：
（1） 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后受壓區(qū)混凝土壓壞，此時(shí)碳纖維片材未達(dá)到其允許拉應(yīng)變?chǔ)與f；
（2） 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過其允許拉應(yīng)變[εcf]，并達(dá)到極限拉應(yīng)變而拉斷，而此時(shí)受壓區(qū)混凝土尚未壓壞；
（3） 加固量過大，在受拉鋼筋達(dá)到屈服前受壓區(qū)混凝土壓壞；
（4） 在達(dá)到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。
受彎加固按前兩種破壞形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算.對(duì)于第3種破壞形態(tài)可通過控制加固量上限來(lái)避免。本規(guī)程第3.3.5條第1款規(guī)定的受壓區(qū)高度：不宜大于0.8ζbh0，即可控制不產(chǎn)生第3種破壞形態(tài)。第4種破壞形態(tài)屬于脆性破壞，且碳纖維片材中的應(yīng)力很小，必須避免，一般通過構(gòu)造或錨固措旌予以保證，本規(guī)程第3.3.1條第4款即為本條計(jì)算公式的前提條件，構(gòu)造按本規(guī)程第3.3.8條和第3.3.9條的規(guī)定執(zhí)行。
本條第1款為第1種破壞形態(tài)的受彎承載力計(jì)算公式。公式（3.3.2-1）是對(duì)受拉鋼筋面積形心取力矩平衡方程得到的，公式（3.3，2-2）為力平衡公式，公式（3.3.2-3）是按平截面假定得到的。
本條第2款、第3款為第2種破壞形態(tài)的受彎承載力近似計(jì)算公式，此時(shí)受壓區(qū)高度很小，第2款中偏于安全地對(duì)受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變和碳纖維片材達(dá)到允許拉應(yīng)變的界限狀態(tài)時(shí)的受壓區(qū)合力作用點(diǎn)取矩，井取碳纖維片材的應(yīng)變?yōu)樵试S拉應(yīng)變，即得公式（3.3.2-4），第3款中對(duì)受壓鋼筋合力作用點(diǎn)取矩，并認(rèn)為受壓鋼筋合力作用點(diǎn)與受壓區(qū)混凝土合力作用點(diǎn)重合，即得公式（3.3.2-5）。
由于被加固混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)一般較低，故本規(guī)程中受彎承載力計(jì)算的有關(guān)公式中的等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)未考慮高強(qiáng)混凝土的影響。
3.3.4 根據(jù)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正常使用階段受壓區(qū)邊緣混凝土和受拉鋼筋的應(yīng)變計(jì)算公式，按平截面假定確定加固前在初始彎矩作用下的混凝土拉應(yīng)變?chǔ)舏。
根據(jù)計(jì)算分析和試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)初始彎矩Mi小于末加固截面受彎承載力的20%時(shí)，二次受力對(duì)受彎極限承載力的影響很小，可以不考慮二次受力的影響。
3.3.5 限制受壓區(qū)高度x不大于0.8ζbh0，是為了避免因加固量過大導(dǎo)致超筋性質(zhì)的脆性破壞。
因?yàn)闆]有成熟的研究成果，本規(guī)程未給出加固后正常使用階段的裂縫和變形驗(yàn)算方法。為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，以及考慮到對(duì)碳纖維片材加固應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)尚有不足之處，故對(duì)加固后受彎承載力的提高程度進(jìn)行了限制，并對(duì)正常使用階段的鋼筋應(yīng)力進(jìn)行了控制。
3.3.6 在梁側(cè)面受拉區(qū)粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，仍可按照平截面假定來(lái)確定碳纖維片材應(yīng)變分布，但碳纖維片材距受拉區(qū)邊緣越遠(yuǎn)，應(yīng)變?cè)叫?，碳纖維片材越不能充分發(fā)揮作用，因此限制碳纖維片材在梁側(cè)面受拉區(qū)粘貼高度，同時(shí)乘以折減系數(shù)考慮應(yīng)變分布不均勻的影響來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。
3.3.7 本條是考慮受彎加固可能引起構(gòu)件受力狀態(tài)的改變而發(fā)生破壞形態(tài)的轉(zhuǎn)移，所以要求進(jìn)行受彎加固時(shí)尚應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的受剪承載力。
3.3.8 碳纖維片材與混凝土之間粘結(jié)強(qiáng)度的取值是根據(jù)國(guó)內(nèi)試驗(yàn)研究結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)并參照國(guó)外有關(guān)設(shè)計(jì)指南規(guī)定給出的。已經(jīng)考慮了施工現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室的施工質(zhì)量差別、粘結(jié)界面的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用等因素的影響，但由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)還不夠多，碳纖維板與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度還低于碳纖維布與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，因此規(guī)程中給出的粘結(jié)強(qiáng)度值是偏于保守的，且暫時(shí)沒有考慮粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級(jí)的關(guān)系，并建議設(shè)計(jì)中將碳纖維片材延伸至支座邊緣。
3.3.9 構(gòu)造規(guī)定系根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)給出的。
3.3.10 在對(duì)負(fù)彎距區(qū)進(jìn)行加固時(shí)，靠近梁肋處粘貼的碳纖維片材可以較充分地發(fā)揮作用，而遠(yuǎn)高梁肋的碳纖維片材作用較小，故限制碳纖維片材的粘貼范圍。
3.3.12由于碳纖維片材在柱端錨固困難，通常不采用碳纖維片材對(duì)柱端進(jìn)行正截面承載力加固。本條所述是指對(duì)柱中部正截面承載力加固情況，當(dāng)被加固位置的碳纖維片材有可靠錨固時(shí)，其加固后的承載力計(jì)算可按截面應(yīng)變符合平截面假定，參照本規(guī)程第4.3.2條的方法進(jìn)行。
3.4 受剪加固
3.4.1（1） 本章受剪計(jì)算公式均是按碳纖維片材纖維方向與構(gòu)件軸向垂直的情況給出的。也可采用其它粘貼方向，但相應(yīng)受剪計(jì)算公式應(yīng)有可靠依據(jù)。
（2） U形粘貼和側(cè)面粘貼易產(chǎn)生剝離破壞，影響碳纖維片材加固作用的發(fā)揮，故應(yīng)優(yōu)先采用封閉粘貼形式。當(dāng)采用U形粘貼和側(cè)面粘貼時(shí)，宜按本條第4款的要求設(shè)置水平壓條，以增加粘貼面積，提高抗剝離承載力。試驗(yàn)表明，對(duì)于U形粘貼，當(dāng)采取可靠的機(jī)械錨固措施時(shí)，與封閉粘貼具有同樣效果。
3.4.2～4.4.3 碳纖維片材的受剪承載力是根據(jù)加固后構(gòu)件達(dá)到量大受剪承載力時(shí)碳纖維片材的應(yīng)變發(fā)揮程度確定的。其中公式（3.4.2-3）和公式4.3.3-3）是根據(jù)國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果分析，并參照美國(guó)ACI的有關(guān)設(shè)計(jì)指南后給出的，對(duì)于鋼筋混凝土柱，受剪加固應(yīng)采取封閉式粘貼，此時(shí)，φ取l，不能封閉粘貼時(shí)不宜采用碳纖維片材加固。
3.5 柱的抗震加固
3.5.1 公式（3.5.1-1）的總折算體積配箍率是根據(jù)我國(guó)試驗(yàn)結(jié)果分析給出的。
3.5.2 柱的抗震加固必須采用封閉式粘貼并有可靠連接，搭接長(zhǎng)度比受彎加固、受剪加固時(shí)的搭接長(zhǎng)度要大一些，以保證加固效果。
4 施工
1.0.1 本條指出制定本規(guī)程的目的和要求，井提出了碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)必須遵循的原則。
碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是一項(xiàng)新型的應(yīng)用外粘高性能復(fù)合材料加固結(jié)構(gòu)的技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)的理論和試驗(yàn)研究成果已比較多，設(shè)計(jì)與施工水平正逐步提高，加固修復(fù)工程量也迅速增加.制定本規(guī)程，是為了在確保碳纖維片材加固工程質(zhì)量的前提下。大力發(fā)展該項(xiàng)新技術(shù)，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，井使該新技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中的應(yīng)用規(guī)范化。
1.0.2 本規(guī)程適用的范圍是碳纖維片材加固修復(fù)房屋和一般構(gòu)筑物的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收?；炷两Y(jié)構(gòu)因設(shè)計(jì)失誤、施工錯(cuò)誤，材料質(zhì)量不符合要求、結(jié)構(gòu)荷載的增加、使用功能的改變和因遭受火災(zāi)、水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等災(zāi)害使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件遭到損壞均可采用碳纖維片材加固修復(fù)新技術(shù)來(lái)進(jìn)行加固處理。對(duì)于鐵路工程、公路工程、港口工程和水利水電工程的混凝土結(jié)構(gòu)用碳纖維片材進(jìn)行加固也是可行的；同時(shí)，國(guó)內(nèi)外研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)，水結(jié)構(gòu)也可以采用碳纖維片材進(jìn)行加固，但應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)具體情況參照本規(guī)程的規(guī)定執(zhí)行。
1.0.3 在執(zhí)行本規(guī)程的同時(shí)，尚應(yīng)配合使用和遵守現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范.如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。
1.0.4 本規(guī)程規(guī)定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用溫度不高于60℃，是常溫固化樹脂類粘結(jié)材料的要求，同時(shí)也是因?yàn)橐话慊炷两Y(jié)構(gòu)使用溫度是低于此溫度的。當(dāng)采用與碳纖維片材相配套的高溫固化樹脂類粘結(jié)材料，且有可靠依據(jù)時(shí)，可不受此規(guī)定限制?！疤厥猸h(huán)境（腐蝕，放射、高溫等）下的混凝土結(jié)構(gòu)采用碳纖維片材進(jìn)行加固修復(fù)時(shí)，還應(yīng)遵守相應(yīng)的國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，并采取必要的防護(hù)措施?！笔侵冈谔祭w維片材加固修復(fù)完成后，仍應(yīng)按照國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)（特殊環(huán)境的）標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行防護(hù)處理。
1.0.5 碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)前，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定或評(píng)估。我國(guó)已編制了 （工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》和（民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)，等標(biāo)準(zhǔn)，通過槍測(cè)鑒定評(píng)定結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的可靠性程度，為碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供基本依據(jù)。
1.0.6 由于碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)為一項(xiàng)新型結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，具有不同于其它加固方法的特殊性，應(yīng)由對(duì)碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及加固設(shè)計(jì)有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，也應(yīng)由熟悉該技術(shù)的專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工，以保證該技術(shù)的有效實(shí)施。如果由不了解碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及其設(shè)計(jì)、施工特殊性的人員進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，容易造成加固修復(fù)設(shè)計(jì)和施工的失誤，導(dǎo)致該技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)倒退，影響該項(xiàng)新技術(shù)的健康發(fā)展。
2 材料
2.1 材料種類及一船要求
2.1.1 本條指出粘貼碳纖維片材加固方法所采用的材料種類，特別指出粘結(jié)材料應(yīng)為與碳纖維片材相配套的產(chǎn)品，原則上應(yīng)有試驗(yàn)資料證明粘結(jié)材料與配套碳纖維片材的粘結(jié)效果，這是為了避免因粘結(jié)材料與碳纖維片材不配套而造成加固效果降低或加固失效。
2.1.2 本條為加固修復(fù)用材料的一般要求，碳纖維片材和配套粘結(jié)材料各自產(chǎn)品的性能必須符合本條的規(guī)定才能作為混凝土結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用材料。使用不符合本條規(guī)定的產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固修復(fù)會(huì)導(dǎo)致加固失效甚至造成嚴(yán)重事故。
2.1.3 由于目前在加固工程中大量使用的是單向碳纖維片材，故本規(guī)程列出了對(duì)單向碳纖維片材的性能指標(biāo)要求，因?yàn)閷?duì)各種加固修復(fù)用碳纖維片材的基本性能要求是一致的，對(duì)于雙向或多向碳纖維片材的性能指標(biāo)要求并末列出，可以參照單向碳纖維片材的指標(biāo)執(zhí)行，本規(guī)程中不再一一列舉。
2.2碳纖維片材
2.2.1本規(guī)程僅針對(duì)碳纖維布和碳纖維板兩種制品形式，統(tǒng)稱為碳纖維片材。
碳纖維布的計(jì)算厚度為理論計(jì)算值，而不是碳纖維布的實(shí)測(cè)厚度，因?yàn)樘祭w維布質(zhì)地柔軟，實(shí)測(cè)厚度離散性很大：碳纖維板的截面積指含樹脂板材的實(shí)測(cè)截面面積。碳纖維板產(chǎn)品應(yīng)該說(shuō)明纖維的體積含量。常用碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量、截面面積及計(jì)算厚度見表C2.2.1
C2.2.1 常用碳纖維布的單位面積質(zhì)量，截面積及計(jì)算厚度
|
纖維單位面積質(zhì)量w(g/ m2) |
密度 (g／mm3) |
單位寬度的截面積 (mm2／m) |
厚度 tcf(mm) |
|
200 |
1.8×10-3 |
111 |
0.111 |
|
300 |
167 |
0.167 | |
|
450 |
250 |
0.250 | |
|
600 |
333 |
0.333 |
2.2.2 碳纖維材料具有高強(qiáng)度、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕性好等特點(diǎn)。目前在混凝土結(jié)構(gòu)加固中，一般情況下使用高強(qiáng)度型碳纖維片材，其抗拉強(qiáng)度是普通鋼筋的10倍左右，彈性模量略高于普通鋼筋的彈性模量。另外，碳纖維沒有類似鋼筋的屈服點(diǎn)，在達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度之前應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為線彈性，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系見圖2.2.2.本規(guī)程的規(guī)定均以高強(qiáng)度型碳纖維片材為對(duì)象，當(dāng)使用其它類型的碳纖維片材時(shí)，應(yīng)有可靠依據(jù)。
2.2.4 試驗(yàn)研究和工程經(jīng)驗(yàn)證明，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量越大，施工時(shí)浸漬樹脂越不容易完全浸透，施工質(zhì)量越難以保證。本規(guī)程所說(shuō)碳纖維質(zhì)量是指碳纖維的凈質(zhì)量，不包括固定碳纖維所用的緯線和預(yù)浸所用的樹脂質(zhì)量在內(nèi)。
2.2.5 碳纖維板過厚或過寬，施工質(zhì)量均較難以保證，所以在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，都應(yīng)盡量使用寬度較小的碳纖維板.材料研究表明碳纖維板中碳纖維體積含量在60%~70%時(shí)性能最好，故本規(guī)程建議碳纖維板中纖維體積含量不宜低于60%。
2.3 配套樹脂類粘結(jié)材料
2.3.1 底層樹脂的作用是增強(qiáng)混凝土表層，提高混凝土與找干材料或粘結(jié)樹脂界面粘結(jié)強(qiáng)度.找平材料的作用是填充混凝土表面的空洞、裂隙等，使加固表面平整度符合規(guī)定要求，并與底層樹脂及浸漬樹脂具有可靠的粘結(jié)強(qiáng)度，形成粘結(jié)體系，當(dāng)混凝土表面干整度滿足要求時(shí)，可以盡量減少找平材料的用量。漫漬樹脂是粘貼碳纖維布的主要粘結(jié)材料，其作用是使碳纖維布與混凝土得到充分的粘結(jié)，使其共同承受結(jié)構(gòu)的作用。粘結(jié)樹脂為粘貼碳纖維板的主要粘結(jié)材料．本條仍然強(qiáng)調(diào)必須使用與碳纖維片材相配套的粘結(jié)材料。
2.3.2 粘結(jié)材料的性質(zhì)必須滿足本規(guī)程的有關(guān)要求，因?yàn)檎辰Y(jié)材料的性質(zhì)與粘結(jié)質(zhì)量和加固效果密切相關(guān)，粘結(jié)材料的性質(zhì)達(dá)不到要求，會(huì)導(dǎo)致加固的效果降低，甚至加固失效。
2.3.3 粘結(jié)材料與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度是兩者之間粘結(jié)性能的基本反映，可以用正拉粘結(jié)強(qiáng)度來(lái)衰達(dá)，研究結(jié)果表明以正拉粘結(jié)強(qiáng)度為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是因?yàn)檎辰Y(jié)強(qiáng)度與其它受力狀態(tài)下的粘結(jié)強(qiáng)度具有很好的相關(guān)關(guān)系，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)離散性小，且測(cè)試方便。按規(guī)定的環(huán)境條件進(jìn)行老化試驗(yàn)2，000小時(shí)后的正拉粘結(jié)強(qiáng)度降低不超過10%時(shí)，認(rèn)為降低不明顯。
2.4裹面防護(hù)材料
2.4.1 表面防護(hù)的作用是保護(hù)加固修復(fù)結(jié)構(gòu)的碳纖維片材及樹脂免受外界不利環(huán)境的侵害，如紫外線照射、火災(zāi)等。表面防護(hù)材料的選擇可以按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。需要指出的是碳纖維片材是作為加固修復(fù)材料使用的，不能當(dāng)作防護(hù)材料使用，當(dāng)被加固混凝土結(jié)構(gòu)本身有防護(hù)要求時(shí)，采用碳纖維片材加固修復(fù)后也應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，同時(shí)必須保證防護(hù)材料與漫潰樹脂或粘結(jié)樹脂粘結(jié)可靠，變形協(xié)調(diào)。
2.4.2 本條專門強(qiáng)調(diào)對(duì)于有防火要求的建筑物，必須按照要求選擇防火材料并進(jìn)行防護(hù)處理，保證加固后建筑物能夠達(dá)到有關(guān)防火規(guī)范規(guī)定的防火等級(jí)。
2.4.3 當(dāng)被加固結(jié)構(gòu)本身需要按使用環(huán)境條件采取規(guī)定的防護(hù)措施時(shí)，加固后同樣應(yīng)按照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。
3 設(shè)計(jì)與構(gòu)造
3.1 設(shè)計(jì)基本原則與一般規(guī)定
3.1.1 碳纖維片材不能設(shè)計(jì)為承受壓應(yīng)力，但在反復(fù)荷載下碳纖維片材在經(jīng)受一定的壓應(yīng)力作用后，仍可承受拉應(yīng)力作用。
碳纖維片材應(yīng)采用配套樹脂類粘結(jié)材料粘貼于構(gòu)件表面，在構(gòu)件受力過程中應(yīng)與構(gòu)件保持變形協(xié)調(diào)，應(yīng)采取措施保證不發(fā)生粘貼面的過早剝離而導(dǎo)致加固效果顯著降低.本規(guī)程中的設(shè)計(jì)計(jì)算方法均是基于這一前提建立的。
3.1.2 到目前為止，碳纖維片材在混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的受彎加固、受剪加固和柱的抗震加固中研究和應(yīng)用最多，相應(yīng)計(jì)算理論也較為成熟，故本規(guī)程暫列出這三種加固方法的有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定。受彎加固是指為提高受彎構(gòu)件正截面承載力而進(jìn)行的加固；受剪加固是指為提高受彎構(gòu)件斜截面承載力而進(jìn)行的加固；抗震加固是指為提高構(gòu)件的抗震性能而進(jìn)行的加固。在受彎加固時(shí)，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致；在受剪加固時(shí)，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與混凝土中主拉應(yīng)力方向一致，但為了施工方便，建議采用纖維方向與構(gòu)件縱軸垂直的方法進(jìn)行加固；抗震加固時(shí)，應(yīng)使碳纖維布封閉纏繞在柱上，可以較好地提高抗震性能。除此以外，碳纖維片材也可沿構(gòu)件軸向粘貼用于受拉構(gòu)件的加固、沿環(huán)向粘貼用于軸心受壓構(gòu)件的加固。在受彎加固時(shí)，也可采用對(duì)碳纖維片材施加預(yù)應(yīng)力的方法以提高加固效果。碳纖維片材也可用于剪力墻，以及殼體、筒倉(cāng)，煙囪等特種結(jié)構(gòu)的加固.這些加固方法雖有研究表明是有效的，但相應(yīng)計(jì)算理論和方法的研究尚不充分，應(yīng)用也較少，故目前暫未列入本規(guī)程.實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，可采用這種加固方法。
3.1.3 本規(guī)程以房屋建筑和一般構(gòu)筑物的鋼筋混凝土的加固為主，主要按《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法確定有關(guān)加固計(jì)算方法，使其與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范協(xié)調(diào)。
試驗(yàn)研究表明，碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有多種破壞形態(tài)，除了與普通混凝土構(gòu)件相同的以外，還有一些特殊的破壞形態(tài)，如碳纖維片材的剝離破壞等。構(gòu)件達(dá)到破壞極限狀態(tài)時(shí)，碳纖維片材的極限抗拉強(qiáng)度往往不能得到完全發(fā)揮，此時(shí)應(yīng)以達(dá)到破壞極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材所達(dá)到的應(yīng)變值來(lái)確定其貢獻(xiàn)。同時(shí)，由于碳纖維片材在最終拉斷時(shí)表現(xiàn)為顯著的脆性，因此即使對(duì)在構(gòu)件破壞時(shí)碳纖維片材可達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度的情況，也應(yīng)選擇小于其極限拉應(yīng)變的允許拉應(yīng)變作為設(shè)計(jì)極限狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，以保證有足夠的可靠度。
3.1.5 一般情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的加固是局部的.加固后結(jié)構(gòu)體系可能有所改變，因此加固設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，保證不發(fā)生脆性的破壞，例如在受彎加固后避免剪切破壞先于受彎破壞發(fā)生等。
3.1.6 研究證明，當(dāng)加固前構(gòu)件計(jì)算所受的初始彎距小于其受彎承載力的20%時(shí)，初始彎距的作用不大，即可以忽略二次受力的影響。
3.1.7 考慮到實(shí)際工程中某些結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度可能低于現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的最低強(qiáng)度等級(jí)要求，但如果結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度過低，與碳纖維片材的粘結(jié)強(qiáng)度較低，易產(chǎn)生脆性顯著的剝離破壞，碳纖維片材也不能充分發(fā)揮作用，因此被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度不宜過低.面對(duì)于封閉粘貼磺纖維片材約束混凝土，當(dāng)封閉碳纖維片材搭接構(gòu)造滿足本規(guī)程的規(guī)定時(shí)，封閉粘貼碳纖維片材約束混凝土的抗壓強(qiáng)度可以得到提高，故被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)最低可放寬至C10。
3.2 一般構(gòu)遣要求
3.2.1 碳纖維片材沿其纖維方向彎折時(shí)會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和纖維絲折斷，影響其強(qiáng)度發(fā)揮。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不小于20mm時(shí)，可減緩應(yīng)力集中，碳纖維片材強(qiáng)度基本不受影響.對(duì)于彈性模量較高的碳纖維片材，要求碳纖維片材強(qiáng)度不受影響時(shí)，轉(zhuǎn)角處的曲率半徑應(yīng)該更大，但其曲率半徑的大小與碳纖維片材的彈性模量高低有關(guān)，因缺少試驗(yàn)資料，本規(guī)程不作明確規(guī)定，待有試驗(yàn)資料以后加以修訂補(bǔ)充。
3.2.2 試驗(yàn)研究表明，當(dāng)碳纖維布的纖維單位質(zhì)量不超過450g／m2，碳纖維布沿受力方向的措接長(zhǎng)度不小于l00mm時(shí)，破壞不會(huì)發(fā)生在搭接位置.當(dāng)碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量超過450g／m2時(shí)，尚應(yīng)通過試驗(yàn)研究確定其搭接長(zhǎng)度。碳纖維布的搭接位置相互錯(cuò)開是為了施工方便，有資料表明，在施工質(zhì)量有保證時(shí)，碳纖維布的斷裂或破壞一般不會(huì)發(fā)生在搭接處。
3.2.3 附加錨固措施可采用鋼板或角鋼等粘貼在碳纖維片材外，再用錨栓錨固于混凝土中，錨栓的數(shù)量及布置方式應(yīng)根據(jù)錨固區(qū)受力大小確定。一般鋼板壓條厚度不宜小于 3mm，錨栓規(guī)格不宜小于M6。但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮因采取附加錨固措施而造成的碳纖維片材損傷對(duì)加固效果的影響。
3.3 受彎加固
3.3.1 國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)研究表明，在受彎構(gòu)件受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，截面應(yīng)變分布仍符合平截面假定。為防止碳纖維片材最終產(chǎn)生脆性拉斷破壞，采用允許拉應(yīng)變?chǔ)與f，一般取其設(shè)計(jì)極限拉應(yīng)變的εcfu2／3，同時(shí)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)構(gòu)件塑性變形的控制條件，εcf也不應(yīng)大于0.01。碳纖維片材從受載直至拉斷，表現(xiàn)為線彈性行為。
3.3.2 粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)構(gòu)件的破壞形態(tài)主要有以下幾種：
（1） 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后受壓區(qū)混凝土壓壞，此時(shí)碳纖維片材未達(dá)到其允許拉應(yīng)變?chǔ)與f；
（2） 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過其允許拉應(yīng)變[εcf]，并達(dá)到極限拉應(yīng)變而拉斷，而此時(shí)受壓區(qū)混凝土尚未壓壞；
（3） 加固量過大，在受拉鋼筋達(dá)到屈服前受壓區(qū)混凝土壓壞；
（4） 在達(dá)到正截面極限承載力前，碳纖維片材與混凝土產(chǎn)生剝離破壞。
受彎加固按前兩種破壞形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算.對(duì)于第3種破壞形態(tài)可通過控制加固量上限來(lái)避免。本規(guī)程第3.3.5條第1款規(guī)定的受壓區(qū)高度：不宜大于0.8ζbh0，即可控制不產(chǎn)生第3種破壞形態(tài)。第4種破壞形態(tài)屬于脆性破壞，且碳纖維片材中的應(yīng)力很小，必須避免，一般通過構(gòu)造或錨固措旌予以保證，本規(guī)程第3.3.1條第4款即為本條計(jì)算公式的前提條件，構(gòu)造按本規(guī)程第3.3.8條和第3.3.9條的規(guī)定執(zhí)行。
本條第1款為第1種破壞形態(tài)的受彎承載力計(jì)算公式。公式（3.3.2-1）是對(duì)受拉鋼筋面積形心取力矩平衡方程得到的，公式（3.3，2-2）為力平衡公式，公式（3.3.2-3）是按平截面假定得到的。
本條第2款、第3款為第2種破壞形態(tài)的受彎承載力近似計(jì)算公式，此時(shí)受壓區(qū)高度很小，第2款中偏于安全地對(duì)受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變和碳纖維片材達(dá)到允許拉應(yīng)變的界限狀態(tài)時(shí)的受壓區(qū)合力作用點(diǎn)取矩，井取碳纖維片材的應(yīng)變?yōu)樵试S拉應(yīng)變，即得公式（3.3.2-4），第3款中對(duì)受壓鋼筋合力作用點(diǎn)取矩，并認(rèn)為受壓鋼筋合力作用點(diǎn)與受壓區(qū)混凝土合力作用點(diǎn)重合，即得公式（3.3.2-5）。
由于被加固混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)一般較低，故本規(guī)程中受彎承載力計(jì)算的有關(guān)公式中的等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)未考慮高強(qiáng)混凝土的影響。
3.3.4 根據(jù)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正常使用階段受壓區(qū)邊緣混凝土和受拉鋼筋的應(yīng)變計(jì)算公式，按平截面假定確定加固前在初始彎矩作用下的混凝土拉應(yīng)變?chǔ)舏。
根據(jù)計(jì)算分析和試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)初始彎矩Mi小于末加固截面受彎承載力的20%時(shí)，二次受力對(duì)受彎極限承載力的影響很小，可以不考慮二次受力的影響。
3.3.5 限制受壓區(qū)高度x不大于0.8ζbh0，是為了避免因加固量過大導(dǎo)致超筋性質(zhì)的脆性破壞。
因?yàn)闆]有成熟的研究成果，本規(guī)程未給出加固后正常使用階段的裂縫和變形驗(yàn)算方法。為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，以及考慮到對(duì)碳纖維片材加固應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)尚有不足之處，故對(duì)加固后受彎承載力的提高程度進(jìn)行了限制，并對(duì)正常使用階段的鋼筋應(yīng)力進(jìn)行了控制。
3.3.6 在梁側(cè)面受拉區(qū)粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，仍可按照平截面假定來(lái)確定碳纖維片材應(yīng)變分布，但碳纖維片材距受拉區(qū)邊緣越遠(yuǎn)，應(yīng)變?cè)叫?，碳纖維片材越不能充分發(fā)揮作用，因此限制碳纖維片材在梁側(cè)面受拉區(qū)粘貼高度，同時(shí)乘以折減系數(shù)考慮應(yīng)變分布不均勻的影響來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。
3.3.7 本條是考慮受彎加固可能引起構(gòu)件受力狀態(tài)的改變而發(fā)生破壞形態(tài)的轉(zhuǎn)移，所以要求進(jìn)行受彎加固時(shí)尚應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的受剪承載力。
3.3.8 碳纖維片材與混凝土之間粘結(jié)強(qiáng)度的取值是根據(jù)國(guó)內(nèi)試驗(yàn)研究結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)并參照國(guó)外有關(guān)設(shè)計(jì)指南規(guī)定給出的。已經(jīng)考慮了施工現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室的施工質(zhì)量差別、粘結(jié)界面的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用等因素的影響，但由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)還不夠多，碳纖維板與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度還低于碳纖維布與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，因此規(guī)程中給出的粘結(jié)強(qiáng)度值是偏于保守的，且暫時(shí)沒有考慮粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級(jí)的關(guān)系，并建議設(shè)計(jì)中將碳纖維片材延伸至支座邊緣。
3.3.9 構(gòu)造規(guī)定系根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)給出的。
3.3.10 在對(duì)負(fù)彎距區(qū)進(jìn)行加固時(shí)，靠近梁肋處粘貼的碳纖維片材可以較充分地發(fā)揮作用，而遠(yuǎn)高梁肋的碳纖維片材作用較小，故限制碳纖維片材的粘貼范圍。
3.3.12由于碳纖維片材在柱端錨固困難，通常不采用碳纖維片材對(duì)柱端進(jìn)行正截面承載力加固。本條所述是指對(duì)柱中部正截面承載力加固情況，當(dāng)被加固位置的碳纖維片材有可靠錨固時(shí)，其加固后的承載力計(jì)算可按截面應(yīng)變符合平截面假定，參照本規(guī)程第4.3.2條的方法進(jìn)行。
3.4 受剪加固
3.4.1（1） 本章受剪計(jì)算公式均是按碳纖維片材纖維方向與構(gòu)件軸向垂直的情況給出的。也可采用其它粘貼方向，但相應(yīng)受剪計(jì)算公式應(yīng)有可靠依據(jù)。
（2） U形粘貼和側(cè)面粘貼易產(chǎn)生剝離破壞，影響碳纖維片材加固作用的發(fā)揮，故應(yīng)優(yōu)先采用封閉粘貼形式。當(dāng)采用U形粘貼和側(cè)面粘貼時(shí)，宜按本條第4款的要求設(shè)置水平壓條，以增加粘貼面積，提高抗剝離承載力。試驗(yàn)表明，對(duì)于U形粘貼，當(dāng)采取可靠的機(jī)械錨固措施時(shí)，與封閉粘貼具有同樣效果。
3.4.2～4.4.3 碳纖維片材的受剪承載力是根據(jù)加固后構(gòu)件達(dá)到量大受剪承載力時(shí)碳纖維片材的應(yīng)變發(fā)揮程度確定的。其中公式（3.4.2-3）和公式4.3.3-3）是根據(jù)國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果分析，并參照美國(guó)ACI的有關(guān)設(shè)計(jì)指南后給出的，對(duì)于鋼筋混凝土柱，受剪加固應(yīng)采取封閉式粘貼，此時(shí)，φ取l，不能封閉粘貼時(shí)不宜采用碳纖維片材加固。
3.5 柱的抗震加固
3.5.1 公式（3.5.1-1）的總折算體積配箍率是根據(jù)我國(guó)試驗(yàn)結(jié)果分析給出的。
3.5.2 柱的抗震加固必須采用封閉式粘貼并有可靠連接，搭接長(zhǎng)度比受彎加固、受剪加固時(shí)的搭接長(zhǎng)度要大一些，以保證加固效果。
4 施工
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