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【摘 要】 使用碳纤维加固需要有一定的使用范围，碳纤维结构不适于那些刚度不足或者变形过大的结构，在抗弯加固的过程中，可以使用较少的碳纤维来加固那些截面高度比较大的梁；对于那些宽扁梁和板进行加固的时候，碳纤维的使用保持适中就可以，如果碳纤维的用量过于多的话，就会导致强度的利用率比较低、结构的变形比较大最终造成破坏。在抗扭加固的过程中，碳纤维虽然能够起一定的作用，但是这样实际上非常不经济，而且最终的效果有待验证。
【关键词】 混凝土结构；碳纤维；抗震加固；抗弯加固
随着建筑业的不断发展，在新型建筑物不断出现的时候，大龄的已经存在的建筑物极影接近的使用寿命期，这时候就需要使用碳纤维对这些建筑物进行加固和补强加固。因为现实环境里存在很多能够减少已有建筑物寿命的因素存在，比如开裂、钢筋腐蚀、混凝土碳化等等，导致耐久性的降低以及结构的承载力降低最终导致结构不能否和原有建筑的设计要求，严重的时候有可能威胁到整个建筑物的安全，这些结构在一定的时候都需要进行加固的处理，本文就将分析一下碳纤维在混凝土加固中的结构的特点和它的适用性。
一、碳纤维在抗震加固中的应用
经过实践表明，在包裹钢筋混凝土柱的时候使用碳纤维材料，需要使柱轴线与纤维方向相互垂直，可以有效地提高柱承载力和延性，增加它的抗震耗能方面的能力。另外，剪力墙作为主要的抗测力构件，它的破换形式一般有受剪脆性破坏或者弯延性破坏，在加固剪力墙使用碳纤维，只要做到方法使用得当，就可以显著的提高它的承载性和延长性。所以，钢筋混凝土结构的抗震加固是应用在碳纤维材料的有效领域。同时应该指出，用剪力墙使用碳纤维加固的时候，因为碳纤维的材料属性本身比较柔软，通过被加固结构域结构胶之间进行粘接，这个时候就需要被加固的混凝土需要达到一定的强度，才可能发挥出碳纤维的加固的优势与效果。本文采用选一下实际工程为例说明在加固混凝土柱时使用碳纤维加强改善抗震性能的方法。
二、碳纤维的选用依据
上个世纪90年代之前在工程中对于混凝土柱的加固经常使用外包钢法以及大截面法，但是这两种方法大的应用都存在一些资深难以克服的问题，比如在使用大截面法的时候很多时候会造成尺寸有所增加，导致原有建筑物的面积减少，而外包钢需要在构建的表面占一层钢板，使用时需要切割钢板，还是工程的难度增加，并且钢板的耐腐蚀性能比较弱，需要防腐处理。采取碳纤维对混凝土结构是一种新的结构加固的技术国内外在这种加固技术越来越来重视，本文通过具体的工程针对碳纤维在混凝土加固框架承载力方面进行分析与研究。
三、工程实例以及具体的加固方案
在某多层钢筋混凝土框架的结构时，验收的时候发现有9根框架柱的混凝土限龄期的抗压强度不能满足结构设计的要求，后造成轴压比较大，如果轴压超出一定的范围，受拉的侧钢筋没有达到受拉屈服，破坏构建的主要是因为混凝土的压溃或者由于主轴压曲导致的，所以延性比较小。
这个时候，使用碳纤维布对柱体进行环向的包裹已达到约束的目的，这样做可以提高混凝土的抗压强度，进而降低轴压比。
加固的材料一般使用德国的碳纤维布环氧复合材料。通过对于延性和承载力的计算，对于强度比较低的柱体采用沿着整个柱高的范围进行包裹3层碳纤维布的方案。经过碳纤维进行加固之后，可以看到高框架柱的延性以及抗剪承载力得到了明显的提高。
原有的结构为750mm*750mm的框架柱，层高为3.6米，根据相关的研究表明，碳纤维可以按照下面的公式进行计算；
Vcfs=vpcfsfcfsbh0
对于这个工程进行全包裹的加固方案的话，这个公式可以改为；
Vcfs=2vtcfsfcfsh0
式子中，各个变量分别代表，碳纤维的极限的抗拉强度，包裹的碳纤维的厚度，碳纤维布的受剪系数混凝土截面的有效高度，可以按照下面的公式进行具体的计算；
V=1.6（0.4-0.6n+0.15?）/√（?sv+?cfs）+1.2
上面公式中的各个字母n、?、?sv+?cfs所代表的的分别为，轴压比、剪跨比，总配箍的特征值。
一般设计混凝土的强度为C40，根据这样进行计算，单根柱的抗剪承载力为1312KN。对于强度比较低的4根柱，最低的混凝土的强度为30.3MPa，没有加固时的抗剪承载力是1031KN。包裹着3层碳纤维，就可以计算出承载力的提高为319KN，而加固以后的总的承载力是1631KN，比原有设计的承载力大得多。对于其他5根柱，混凝土的最低的强度时33.KPa，没有加固使得抗剪承载力是1212KN。对于包裹着2层碳纤维，可以计算出的提升的最高数值是246KN，加固以后的总的承载力是1358KN。与原有的相比较，它的承载力还是比较大的。
根据先关的实验结果显示，当一定轴压比确定的时候，碳纤维加固柱的延性系数会随着剪弱弯系数呈线性增长的趋势，如果轴压的比例是0.48的时候，就会有下面这样一个公式；
U=-1.278+5.233Vs/Vm
根据上面的公式可以看到，碳纤维的抗剪加固的数量越大，强剪弱弯系数就越大，相应的延性系数就会越来越大。
除此之，根据相关的文献，如果延性系数保持不变的化，配箍特征系数和轴压就会有以下的关系；
Asvfyv/fcbs=0.03+0.12N/fcA
上面的公式表明，如果轴压的比例增大的时候，为了保证延性系数不会发生变化，需要适当的增加一定的配箍率。
根據比较保守的估计，对于这个工程，假如混凝土强度降低造成柱体的轴压比增加，就会对需要的配箍的特征值系数的要求也要有所增加。
通过以上的分析可以看到，如果选择使用碳纤维来对钢筋混凝土柱子进行加固用来提高抗震能力的时候，需要依据延性指标和承载力来确定碳纤维布的使用量。 四、碳纤维材料加固的展望
使用粘贴碳纤维加固结构的技术在国内外的研究和工作中已经使用的非常普遍，但是与传统的加固的方法和应用的历史相比较而言，它的研究的历史还是是比较短暂的，在很多方面还是一个空白，有些理論研究有待于进一步完善和研究。
1.对于碳纤维在抗震加固研究
我国的很多地方都是地震的高发区，而且地震队结构的作用是多为的，而且目前只在单向静力试验模拟单维地震作用的研究，实验的结果与实际差别的差别比较大，不否和实际的工程，所以必须加强抗震加固烦恼方法设计放等方法等方面的理论和试验研究。
2.加强粘结胶的研究
碳纤维是耐高温的材料，且在低温下具有很好的韧性，使用的范围比较广，对于粘结胶，温度高的时候容易软化导致强度的降低，温度低的时候不容易进行固化的特点，现在我们国家对于粘接胶应用还不是很成熟，没有一个具体的标准，在具体的碳纤维加固的混凝土的结构中，经过加固的结构的质量主要还是取决于混凝土和碳纤维二者之间的粘结的情况。所以需要加强粘接胶的研究、应用以及相关的研究，继而扩大实际工程中的应用的范围。
3.加强结构以及加固长期效应的研究
现在一般的研究大部分集中在结构的短期效应，在静载力的作用下的抗疲劳性能、力学性能。对于长期荷载的结构、长期疲劳哦坏、重载荷负载的研究比较少，需要加大这方面研究的力度。
4.在不同环境下加强对于碳纤维加固的研究
现今在碳纤维粘贴加工的过程中，一般为了保证节后的加固的质量，需要对现场的温度和湿度进行严格的控制，所以需要加强在低湿度、高湿度以及高温度的结构下的结构的加固原理和结构破坏等特性的研究。
五、结语
碳纤维增强加固技术是一门新兴的结构技术，极大的满足了目前的比较复杂的结构的要求。该项技术充分的使用了现有的资源，从而减少了资源的浪费，比较符合我们国家目前实施的可持续发展的健康的发展战略的需求，从长期视角来看，碳纤维的加固技术，会越来越影响到我们国家的国民经济的快速发展，对于我国的现代化建设也会有很大的影响与推动作用，伴随着碳纤维技术自身成本的逐渐减少，碳纤维技术的优越性会越来越突出和明显。
参考文献：
[1]张珂.碳纤维布加固沪宁图柱改善延性的实验研究[C].混凝土结构学术交流会论文集，2010.
[2]张祖凤.碳纤维布加固混凝土技术.铁道建筑，2007，（01）.
[3]谭俊飞.碳纤维布补强技术在混凝土加固技术中的应用，2008，（14）.
【关键词】 混凝土结构；碳纤维；抗震加固；抗弯加固
随着建筑业的不断发展，在新型建筑物不断出现的时候，大龄的已经存在的建筑物极影接近的使用寿命期，这时候就需要使用碳纤维对这些建筑物进行加固和补强加固。因为现实环境里存在很多能够减少已有建筑物寿命的因素存在，比如开裂、钢筋腐蚀、混凝土碳化等等，导致耐久性的降低以及结构的承载力降低最终导致结构不能否和原有建筑的设计要求，严重的时候有可能威胁到整个建筑物的安全，这些结构在一定的时候都需要进行加固的处理，本文就将分析一下碳纤维在混凝土加固中的结构的特点和它的适用性。
一、碳纤维在抗震加固中的应用
经过实践表明，在包裹钢筋混凝土柱的时候使用碳纤维材料，需要使柱轴线与纤维方向相互垂直，可以有效地提高柱承载力和延性，增加它的抗震耗能方面的能力。另外，剪力墙作为主要的抗测力构件，它的破换形式一般有受剪脆性破坏或者弯延性破坏，在加固剪力墙使用碳纤维，只要做到方法使用得当，就可以显著的提高它的承载性和延长性。所以，钢筋混凝土结构的抗震加固是应用在碳纤维材料的有效领域。同时应该指出，用剪力墙使用碳纤维加固的时候，因为碳纤维的材料属性本身比较柔软，通过被加固结构域结构胶之间进行粘接，这个时候就需要被加固的混凝土需要达到一定的强度，才可能发挥出碳纤维的加固的优势与效果。本文采用选一下实际工程为例说明在加固混凝土柱时使用碳纤维加强改善抗震性能的方法。
二、碳纤维的选用依据
上个世纪90年代之前在工程中对于混凝土柱的加固经常使用外包钢法以及大截面法，但是这两种方法大的应用都存在一些资深难以克服的问题，比如在使用大截面法的时候很多时候会造成尺寸有所增加，导致原有建筑物的面积减少，而外包钢需要在构建的表面占一层钢板，使用时需要切割钢板，还是工程的难度增加，并且钢板的耐腐蚀性能比较弱，需要防腐处理。采取碳纤维对混凝土结构是一种新的结构加固的技术国内外在这种加固技术越来越来重视，本文通过具体的工程针对碳纤维在混凝土加固框架承载力方面进行分析与研究。
三、工程实例以及具体的加固方案
在某多层钢筋混凝土框架的结构时，验收的时候发现有9根框架柱的混凝土限龄期的抗压强度不能满足结构设计的要求，后造成轴压比较大，如果轴压超出一定的范围，受拉的侧钢筋没有达到受拉屈服，破坏构建的主要是因为混凝土的压溃或者由于主轴压曲导致的，所以延性比较小。
这个时候，使用碳纤维布对柱体进行环向的包裹已达到约束的目的，这样做可以提高混凝土的抗压强度，进而降低轴压比。
加固的材料一般使用德国的碳纤维布环氧复合材料。通过对于延性和承载力的计算，对于强度比较低的柱体采用沿着整个柱高的范围进行包裹3层碳纤维布的方案。经过碳纤维进行加固之后，可以看到高框架柱的延性以及抗剪承载力得到了明显的提高。
原有的结构为750mm*750mm的框架柱，层高为3.6米，根据相关的研究表明，碳纤维可以按照下面的公式进行计算；
Vcfs=vpcfsfcfsbh0
对于这个工程进行全包裹的加固方案的话，这个公式可以改为；
Vcfs=2vtcfsfcfsh0
式子中，各个变量分别代表，碳纤维的极限的抗拉强度，包裹的碳纤维的厚度，碳纤维布的受剪系数混凝土截面的有效高度，可以按照下面的公式进行具体的计算；
V=1.6（0.4-0.6n+0.15?）/√（?sv+?cfs）+1.2
上面公式中的各个字母n、?、?sv+?cfs所代表的的分别为，轴压比、剪跨比，总配箍的特征值。
一般设计混凝土的强度为C40，根据这样进行计算，单根柱的抗剪承载力为1312KN。对于强度比较低的4根柱，最低的混凝土的强度为30.3MPa，没有加固时的抗剪承载力是1031KN。包裹着3层碳纤维，就可以计算出承载力的提高为319KN，而加固以后的总的承载力是1631KN，比原有设计的承载力大得多。对于其他5根柱，混凝土的最低的强度时33.KPa，没有加固使得抗剪承载力是1212KN。对于包裹着2层碳纤维，可以计算出的提升的最高数值是246KN，加固以后的总的承载力是1358KN。与原有的相比较，它的承载力还是比较大的。
根据先关的实验结果显示，当一定轴压比确定的时候，碳纤维加固柱的延性系数会随着剪弱弯系数呈线性增长的趋势，如果轴压的比例是0.48的时候，就会有下面这样一个公式；
U=-1.278+5.233Vs/Vm
根据上面的公式可以看到，碳纤维的抗剪加固的数量越大，强剪弱弯系数就越大，相应的延性系数就会越来越大。
除此之，根据相关的文献，如果延性系数保持不变的化，配箍特征系数和轴压就会有以下的关系；
Asvfyv/fcbs=0.03+0.12N/fcA
上面的公式表明，如果轴压的比例增大的时候，为了保证延性系数不会发生变化，需要适当的增加一定的配箍率。
根據比较保守的估计，对于这个工程，假如混凝土强度降低造成柱体的轴压比增加，就会对需要的配箍的特征值系数的要求也要有所增加。
通过以上的分析可以看到，如果选择使用碳纤维来对钢筋混凝土柱子进行加固用来提高抗震能力的时候，需要依据延性指标和承载力来确定碳纤维布的使用量。 四、碳纤维材料加固的展望
使用粘贴碳纤维加固结构的技术在国内外的研究和工作中已经使用的非常普遍，但是与传统的加固的方法和应用的历史相比较而言，它的研究的历史还是是比较短暂的，在很多方面还是一个空白，有些理論研究有待于进一步完善和研究。
1.对于碳纤维在抗震加固研究
我国的很多地方都是地震的高发区，而且地震队结构的作用是多为的，而且目前只在单向静力试验模拟单维地震作用的研究，实验的结果与实际差别的差别比较大，不否和实际的工程，所以必须加强抗震加固烦恼方法设计放等方法等方面的理论和试验研究。
2.加强粘结胶的研究
碳纤维是耐高温的材料，且在低温下具有很好的韧性，使用的范围比较广，对于粘结胶，温度高的时候容易软化导致强度的降低，温度低的时候不容易进行固化的特点，现在我们国家对于粘接胶应用还不是很成熟，没有一个具体的标准，在具体的碳纤维加固的混凝土的结构中，经过加固的结构的质量主要还是取决于混凝土和碳纤维二者之间的粘结的情况。所以需要加强粘接胶的研究、应用以及相关的研究，继而扩大实际工程中的应用的范围。
3.加强结构以及加固长期效应的研究
现在一般的研究大部分集中在结构的短期效应，在静载力的作用下的抗疲劳性能、力学性能。对于长期荷载的结构、长期疲劳哦坏、重载荷负载的研究比较少，需要加大这方面研究的力度。
4.在不同环境下加强对于碳纤维加固的研究
现今在碳纤维粘贴加工的过程中，一般为了保证节后的加固的质量，需要对现场的温度和湿度进行严格的控制，所以需要加强在低湿度、高湿度以及高温度的结构下的结构的加固原理和结构破坏等特性的研究。
五、结语
碳纤维增强加固技术是一门新兴的结构技术，极大的满足了目前的比较复杂的结构的要求。该项技术充分的使用了现有的资源，从而减少了资源的浪费，比较符合我们国家目前实施的可持续发展的健康的发展战略的需求，从长期视角来看，碳纤维的加固技术，会越来越影响到我们国家的国民经济的快速发展，对于我国的现代化建设也会有很大的影响与推动作用，伴随着碳纤维技术自身成本的逐渐减少，碳纤维技术的优越性会越来越突出和明显。
参考文献：
[1]张珂.碳纤维布加固沪宁图柱改善延性的实验研究[C].混凝土结构学术交流会论文集，2010.
[2]张祖凤.碳纤维布加固混凝土技术.铁道建筑，2007，（01）.
[3]谭俊飞.碳纤维布补强技术在混凝土加固技术中的应用，2008，（14）.