预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯正截面承载力分析.pdf

2 0 1 4年 第 1 期 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONCRE T E AND CE MEN T P RODUC T S 2 01 4 No 1 J a n u a r y 预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯 正截面承载力分析 詹 妮 ， 苏有 文， 李超 飞， 马倩 雯 ( 西南科技大学土木工程与建筑学院 ， 绵 阳 6 2 1 0 0 0 ) 摘要 ： 碳 纤维布具有轻质 、 高强、 耐 久性好 等特性 ， 预 应力碳纤 维布加 固技 术 已成为一种新型建 筑加 固技 术。 在 试 验 基 础 上 对 预 应 力 碳 纤 维加 固 钢 筋 混 凝 土 梁 的 受 力 性 能 进 行 了 分 析 ， 提 出 了预 应 力碳 纤 维 布 加 固钢 筋 混 凝 土梁的抗弯正截面承载力的计算公式 ， 计 算公式 与试验 结果较 为接 近 ， 试验值 略高于理论值 ， 说 明理论计算有一定 的 安 全储 备 较 为保 守安 全 关键词 ： 预应力碳纤维布 ： 加 固技术 ； 抗弯承载力 Ab s t r a c t ：B e c a u s e o f h a v i n g l i g h t we i g h t ， h i g h s t r e n g t h ， g o o d d u r a b i l i t y a n d o t h e r c h a r a c t e r i s t i c s ， p r e s t r e s s e d C F RP r e i n f o r c e me n t t e c h no l o g y ha s be c o me a ne w ki nd o f r ei n f o r c e me n t t e ch n o l o g yBa s e o n t h e t e s t ，t he me c ha n i c a l p r o pe r t i e s o f p r e s t r e s s e d C F RP c o n c r e t e b e a ms a r e a n a l y z e d T h e c a l c u l a t i o n f o r mu l a f o r n o r mal s e c t i o n fl e x u r a l c a p a c i t y o f t h e p r e s t r e s s e d CF RP c o n c r e t e b e a ms i s p u t f o r w a r d T h e t e s t r e s u l t s a r e g e n e r all y s l i g h t l y h i g h e r t h a n t h e r e s u l t s g o t b y t h e c al c u l a t i o n f o rm u l a ， wh i c h s h o w s t h a t t h e t h e o r y c a l c u l a t i o n v a l u e s a r e c o n s e r v a t i v e a n d h a v e t h e s e c u ri t y o f r e s e rve s Ke y wo r ds ：Pr e s t r e s s ed CF RP；Re i n f o r c e me n t t e c h no l o gy ；Fl e x ur a l c a pa c i t y 中图分类号 ： T U 3 7 5 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4 ) 0 1 5 3 一 O 6 0前 言 粘贴碳纤维复合材料 ( C F R P ) 加 固法是利用树 脂类胶结材料将纤维织物粘贴 于需要加 固的构 件 表面 ， 从 而达到提高结 构构件承载力 ， 减少构件变 形 和限 制结 构裂 缝扩 展 的 目的 。该法 具有 施 工简便 迅 速 、 不 增加 结 构 自重 、 适 应 各 种结 构 外 形 、 不 影 响 结构外 观、 能有效封闭裂缝 、 耐久性好 、 抗疲劳性能 佳等优点。多数金属的疲劳极限仅为其极限抗拉强 度 的 4 O 5 0 ， 而碳纤维复合材料 ( C F R P ) 可达到 7 0 8 0 t “ 因而被 越来 越 多的 学者所 重 视 。 虽 然粘贴碳纤维复合材料 ( C F R P ) 加 固技术有 着 上述 诸 多 的优 点 但也 存 在着许 多技 术缺 陷 ： ( 1 ) 由于 C F R P抗 拉 强 度很 高 ， 而 钢 筋 、 混 凝 土 的抗拉强度较低 使得 C F R P在受拉钢筋屈服时发 挥 的强 度 不 到 2 O 。 因而 利 用 率 不 高 ： 钢 筋 屈 服 后 其 高 强 性 能才 能得 到体 现 ， 而 此 时构 件 挠 度 已经 很 大， 裂缝已相当严重 ， 超过 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ( 凝土 结构设计规范 结构正常使用状态下的裂缝 、 挠度 范 围 。 ( 2 ) 对 构件 刚度 ， 尤其 是早 期 刚度 提高 不大 。 ( 3 ) 无法有效抑制构件挠度变形和裂缝发展。 基金 项 目 ： 国家 8 6 3计 划项 目( 2 0 0 9 A A 0 3 2 3 0 4 ) ； 四川 I 省支撑 计划项 目( 2 0 1 1 G Z 0 2 5 0 ) 。 ( 4 ) 由于胶粘剂粘结强度一定 ， 当外加荷载增 加时 ， 胶粘 剂剪 切变 形增 加 ， 导致 C F R P与混 凝 土剥 离 ， 出现粘 结破 坏 ， C F R P强度 不 能充分 发挥 。 为 了更 充分 利 用碳 纤 维 布 的特 性 可 对碳 纤 维 布施加预应力 ， 这样在加 固中可 以使碳纤维布更早 地发 挥作 用 ， 从 而 大大 突 出其 高强 的特性 。 本 文在 试 验研 究 基础 上 ， 进 一 步 进行 了理论 分 析 推 导 出 了预应 力 碳纤 维 布加 固钢 筋混 凝 土 梁抗 弯正截面承载力的计算公式 可为实际工程加固提 供理论依据。 1 基 本假 定 根据材料力学嘲 及钢筋混凝土基本原理问 中对 受 弯构 件 承载 力 分析 的基 本 假 定 ，以及 C E C S 1 4 6 ： 2 0 0 3 ( 碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程 _7 l 中的相 关 规定 ， 对碳 纤 维布 加 固钢 筋 混凝 土 梁 的正 截面承载力计算做 以下基本假定 ： ( 1 ) 弯曲变形的平面假定 ： 即变形前 原为平面 的受弯构件 的横截面 ， 变形 后仍保持为平面 。 且仍 然垂 直 于变 形后 的构件 轴线 ，这是 受 弯构件 正 截 面 计算 的最基本假定 。 ( 2 ) 忽 略剪 切 变 形对 梁 变形 的影 响 。 由于 在 实 际过程 中 ，梁 的剪切 变 形对 梁 变 形有 一 定 的 贡献 。 但 由于其影响较小， 为了简化计算 ， 忽略不计 。 一 5 3 2 0 1 4年第 1 期 混凝土与水泥制品 第 2 1 3 期 ( 3 ) 假定混凝土 、 钢筋、 碳纤维布三者之间粘结 可靠 ， 无相对滑移。 ( 4 ) 梁开裂后 ， 忽 略梁受拉 区混凝 土的拉应力 作用 。由于梁开裂后受拉区混凝土逐渐退出工作 只有较小的拉应力存在 ， 还存在的混凝 土拉应力值 与钢筋 、 碳纤维布的拉应力值相 比较小且难 以确定 的因素， 故计算时忽略。 ( 5 ) 忽略碳纤维布厚度对梁高的影响。由于碳 纤维布较薄， 可认为碳纤维布到梁顶部的距离等于 梁的高度 。 但在计算碳纤维布应力时不能忽略碳纤 维布的厚度。 ( 6 ) 材料本构关系的基本假定 混凝土本构关 系 ： 根据 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ( 混 凝土结构设计规范 嗍 的规定 ， 取混凝土应力一 应变 曲线关系如图 1 所示。 图 l棍 凝 土 应 力一应 变 关 系 当 占 0 时 ： = 一 当 占 时： = ( 2 ) 其中 ： n = 2 一 亩 一 5 0 ) ( 3 ) 8 O =0 0 0 2 + 0 5 - 5 0 ) x l O ( 4 ) 占 = O 0 0 3 3 一 ( ，： 一 5 0 ) x 1 0 ( 5 ) 式 中 ， 一 混凝 土压 应变 为 时 的混凝 土压应 力 ； 一 混凝土轴心抗压强度代表值 ， 按式 ( 1 8 ) 取用 ： 8 0 一 混凝土压应力刚好达到 时的混凝 土 压应变 ， 当计算的 值小于 0 0 0 2时 ， 取为 0 0 0 2 ； 一 正截面的混凝土极限压应变 ， 当计算的 值大于 0 0 0 3 3时 ， 取为 0 0 0 3 3 ； 础一混凝土立方体抗压强度标准值 ，按式 ( 2 1 ) i g 用 ： r 一 系数，当计算的 r 值大于 2 0时，取为 2 0。 一 5 4 一 其 中 ， 混凝土强度值 以实测的 、 保证率不低 于 9 5 的混凝土强度标准值作为混凝土强度计算 的代 表值。 钢筋本构关系：钢筋的应力一 应变曲线采用 完 全 的弹塑性 模 型 ， 如 图 2所示 。 图 2钢 筋 应 力一 应 变 关 系 当 时 ： O s = 8 ( 6 ) 当 o 8 y 时 ： o r = ( 7 ) 式中 ， 一 钢筋 的屈服应力代表值 ， 按式 ( 8 ) 和式 ( 9 ) 取 用 ； 一 钢 筋刚屈 服时 的钢筋 应变 ： 最 一 钢筋弹性模量代表值。 其中 ， 钢筋屈服强度以其三根钢筋的实测抗拉 屈服强度作为其强度计算代表值 ， 即： H P B 2 3 5级钢筋 ： 3 = 牛= 2 7 4 9 7 M P a ( 8 ) H R B 4 0 0级钢 筋 ： 3 = 牛= 4 2 8 O 1 M P a ( 9 ) 碳纤维布本构关系：碳纤维布应力一 应变关 系采用完全弹性模型 如图 3所示。 图 3 碳纤维布应力一 应变关系 当 8 ,f 时 ： = e ,f ( 1 0 ) 式中， 一 碳纤维布的极限抗拉强度； 咖 一 碳 纤维 达 到极 限抗 拉 强度 时 的碳 纤 维 应变， 百f e tu 。 詹妮 ， 苏有文 ， 李超飞， 等 预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯正截面承载力分析 2 预 应 力 碳 纤维 布 加 固梁 的抗 弯 正截 面承 载 力分 用 ( 梁 底受 压 ， 梁 顶受 拉 ) ， 如 图 5所示 。 析 2 1 预应 力施 加 阶段 的应力 分析 预 应 力碳 纤 维 布 加 固 钢 筋 混 凝 土 梁 的基 本 原 理 是 先对 碳 纤维 布 施 加一 定 的 预加 应 力 ， 再 粘 贴 于 梁 的 受拉 区 ， 待 有 效锚 固后剪 断 碳 纤 维 布 。 由于 预 应 力 的 存在 ， 碳 纤 维 布收 缩 对梁 底 受拉 区可 产 生 一 定的压应力 ， 对梁顶受压区产生一定 的拉应力。在 梁 加 载 时 ， 荷 载 对 梁 底 混 凝 土 产 生 拉 应 力 ， 对 梁 顶 混凝土产生压应 力。荷载持续增加 ， 当荷载对梁底 混 凝 土 产 生 的拉 应 力 刚好 等 于碳 纤 维 布对 梁底 混 凝 土 产生 的压应 力时 ， 梁 底 混凝 土 应力 为零 。此过 程 称 为消压 阶段 9 1 。此 后 。 预 应力 加 固 的钢 筋混 凝 土 梁受力模式与普通碳纤维布加 固钢筋混凝 土梁 的 受 力模 式相 同。预应力 碳纤 维 布加 固 的承载 力 比普 通 碳 纤 维 布加 固 的承 载力 的提 高 值 即 等 于 消压 阶 段的弯矩值 。 ( 1 ) 碳 纤 维 布预 应 力 ： 在 预应 力施 加 阶段 ， 可 以 通过直接或间接测量施加预应力值 的大小 得到施 加 的 预应力 对 梁底 混凝 土产 生 的压应 力值 。 对于外部 张拉的预应力施加方法 ， 可以通过 测 力计 直接 测 量预应 力 大小 。 对于先锚后张预应力施加方法 可以同计算 张拉端 紧固螺栓的紧同量间接计算预应力大小 。 对于反拱预应力施加方法 ， 可通过测量反拱 挠度 ， 按近似圆弧的方法计算碳纤维布的应变 占 。 ， 从 而得 到预 应 力大小 如 图 4所示 图 4反 拱 法 预 应 力 度 计 算 简 图 即 ： 碳纤 维 布预 应力 O r e f ,o ： o ( 1 1 ) 式 中 ， 。 一 碳 纤 维 布 的应 变 ，反 拱法 可按 图 4近 似圆弧求得 ： E 碳 纤 维布 弹性模 量 。 根据文献 1 0 1 综合考虑碳纤维布预应 力施加过 程 中 的各 项 预 应 力 损 失 ，总 量 约 为控 制 预 应 力 的 1 0 。 即碳 纤 维 布 实 际预 应 力 取 上 述 计算 值 的 0 9 倍 。 ( 2 ) 钢筋 与混 凝 土应 力 、 应 变 碳纤 维布施 加的预应力对梁底混凝土与 钢筋 的影响等 同于偏心受压构件 ： 包括预应力沿梁中性 轴 产 生 一 个 轴 心 受 压 应 力 与 一 个 偏 心 距 对 梁 的作 l 4 0 碳纤维布 图 5琐应 力施 加 时混 凝 土 、 钢 筋 与 中 性 轴 位 置关 系 简 图 根据力的平衡关系有 ： = 等+ 半 = +半 ( 12 ) A o Jo 、 式 中 ， O r 。 一 梁底 部 混凝土 压应 力 ； ，。 一碳纤维布预应力值 ， 。= ，。A ； A ， 一 碳纤维布截面面积 ， = t 4 b ； t ， 一 碳纤 维布 厚度 ； 、 b一 碳 纤维 布 宽度 由于此 处碳 纤 维布 在梁 底满粘 ， 因而此处 b等于梁宽 。 A 一 钢筋混凝土梁截面按混凝土单一材料 进行换算后的面积 ， A o = ( b h - A ) + A ； A 一 钢筋横截面面积 ； E 、 一 混凝土 、 钢筋的弹性模量 ； e 一 碳纤维布合力 中心点至梁 中性轴之 间 的距离 ， 由于碳纤维布较薄 ， 忽略其厚度 ， 取 e 。 = ； 一 混凝 土边 缘至 梁 中性 轴之 间 的距离 ； ， n一 钢筋 混凝 土梁 截 面惯性 矩 。 通 过式 ( 1 2 ) 可 以得到梁 底混 凝土 的应 变量 为 ： 。 ： ( 1 3 ) 根据变形协调原理 ， 钢筋的应变： 8s , 0： ，0 ( 1 4 ) 式中， Y 一 钢筋合力 中心点到钢筋混凝土截面 中 性轴 之 间的距 离 。 2 2 钢 筋屈 服前 的应 力分析 钢筋屈服前 ，梁的受力过程可分为三个阶段 ： 消压 阶段 、 正 常使用 阶段 、 混凝 土开 裂 阶段 。 ( 1 ) 消 压 阶段 对预应力碳纤维布加固后的梁进行加载 。 荷载 一 5 5 2 0 1 4年第 1期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 3 期 在梁 底 产 生 拉 应 力 ， 随着 荷 载 的增 加 ， 拉应 力 逐 渐 增 大 。当荷载 在梁 底产 生 的拉 应力 刚好 与碳纤 维布 预应力对梁底产生的压应力 棚相等时 ，梁底混凝 土应 力 为零 ， 此 过 程成 为 消压 阶段 。此 时荷 载 产生 的弯矩值 眠 称为消压弯矩， 则有： r 0一 M0 Y o ： 0 ( 1 5 ) 10 式中， 厶 一 钢筋混凝土、 碳纤维布截面惯性矩 ， 由 于碳纤维布较薄 ， 计算时忽略其影响 ， 可取 ， 0 = ， 0 ； 一 消压 弯矩 。 此 时碳纤维 布 的应力 为 ： ， ， l = ， o +E c ， 0 ( 1 6 ) 碳纤 维布 的应 变为 ： 。 r l = = 三 l_ - - 8 0 + s 0 ( 1 77 ) c ， ，l = c 厂 ，0+s ，0 ( ) ( 2 ) 正常使用阶段 在消压阶段之后 ，梁底混凝土开始产生拉应 力 ， 并持续 增大 当梁底混凝土拉应力超过其抗拉 极 限时 ， 开始 产生 裂缝 ， 混 凝 土梁进 入开 裂 阶段 。 ( 3 ) 开裂 阶段 混凝土开裂后 ，开裂的混凝土逐渐退出工作 混凝土抗拉强度迅速减小 ，根据本文的基本假定 ， 抗拉强度可忽略不计。随着混凝土裂缝的加宽和加 长 ， 梁截面 中性轴逐渐 向梁顶上升 。由于中性轴上 升梁较难计算且其上升量较小 ， 此处亦忽略中性轴 上升的影响 认为开裂后中性轴的位置仍 然保持不 变 。 根据 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2的规定 ，当梁底混凝土 拉应力达到 时 ， 裂缝开始 出现 ， 此时的荷载产 生的弯矩为开裂弯矩 ： =Mo + ( 1 8 ) o 2 _ 3 屈服荷载时的应力分析 钢筋刚开始屈服时 ，梁的应力一 应变关系图如 图 6所 示 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 图 6 钢筋屈服时 的应力一 应变关系简图 一 5 6一 钢 筋 刚屈 服 时 ， 其应 变 为 ， 应力 为 ，根 据 图 6可得 ： 占们 h- x o ， ( 1 9 ) o 4 ， 2= 2E c ， ( 2 0 ) 式 中 ， r 2 、 一 碳 纤 维 布 由消 压 状 态 到 钢 筋 屈 服时的应变 、 应力增加值 ； h 、 h 一 混凝土截面高度、 有效高度 ； 一 混凝 土 受压 区高 度 。 此时 ，碳纤维布的总应变 占 应等于消压状态 时的应变 s r 1 与 2 之和 ， 即： cf,y= c ， ，l + c ，2=g4,0+ ，0+ee 1 2 ( 2 1 ) 根据力的平衡条件有 ： o q f b x= A + E 咖( 2 2 ) = A ( 。 一 争 ) + e 4 ,yA h 一 争 ) = A 一 争 ) + ( 。 帕 + ) A 争 ) ( 2 3 ) 式中， ， 一 梁的屈服弯矩； ，一 矩形 应力 图应 力值 系数 ，根据 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2的规定 ， 混凝土强度等级C 5 0时 ， O t 取 1 0 。 一 按等效矩形应力图形计算的混凝土受压 区高度 ， 根据 混凝土结构设计规范 中规定 ， x = fl x 。 ， 混 凝土 强度 等级 C 5 0时 ， 。 取 0 8 。 根据推导过程不难看 出， 当取时， 必然为零 ， 亦 即 ， 当对碳纤维布施加 的拉应力为零时 ， 此 时为普 通碳纤 维布 加 固钢筋混凝 土梁 。 式 ( 2 3 ) 变 为 ： = 4 一 手 ) + A h 一 手 ) = A ( 。 一 手 卜 A h 专) ( 2 4 ) 式 ( 2 4 ) 即为普通碳纤维 布加 固钢筋混凝 土梁 的屈服弯矩计算公式。 2 4极 限承载力 分析 ( 1 ) 可能 的破坏 形式 根据相关文献的总结 ， 在进行预应力碳纤维布 加 固钢筋混凝土梁试验时 可能发生 的破坏形式有 六 种 ： 超筋破坏， 即在纵向受拉钢筋屈服前梁顶受 压 区混凝 土 被压坏 。 受拉钢筋屈服后，梁顶受压区混凝土压坏， 而此 时碳 纤 维布 应变 较 低 ， 未充 分 发挥 碳 纤 维布 抗 拉强度 。 詹妮 ， 苏有文 ， 李超飞 ， 等 预应力碳纤维布加 固钢筋混凝土梁抗弯正截面承载力分析 钢筋屈服后 ， 碳纤维布被拉断， 而此时梁顶 ： 一 。 = 一 o 一 ，。 ( 2 5 ) 受压 区混凝土尚未被压坏。 碳纤维布被拉断，而此时钢筋尚未屈服， 受 压 区混凝 土 未被 压碎 。 粘结一 滑移破坏，即碳纤维布与混凝土之间 由于端部锚 固不 足或粘接剂强度不够而发生 剥离 破 坏 。 保护层混凝土剪切受拉剥离破坏 。 对于以上六种破坏形式 ， 第 中破坏形式可 以 通过 限制碳纤维布加 固量予 以避免 ， 而 碳纤维片 材加固修复混凝土结构技术规程 1 1 1中规定了碳纤 维布加固的最大量。对于第、 两种破坏形式， 其 影 响因素较 为复杂 ，一般采用 限制混凝 土最低强 度 、 加强 锚 固措施 以及 限定 胶 粘剂 最 低 强 度等 措 施 予 以避免。 第 种破坏形式主要是 由于碳纤 维布加 固量 过 少 ， 或其预应力程度较高 导致加载时碳纤维布 应变增量空间较小 。 提前被拉断。而在碳纤维布被 拉 断后 ， 由于钢筋 尚未屈服 受压 区混凝土 尚未被 压坏 ， 加 固梁 尚能继续 承载 ， 最终 的破坏形式为未 加固的钢筋混凝土梁破坏形式。其极限承载力可按 未加固梁抗弯正截面承载力进行分析 。此种破坏 的 最终结果是预应力碳纤维布并未增加任何承载力 ， 实际上是一种无效的加 固方式 。因而在试验时 ， 应 避 免此种碳 纤维布加 固量过少或预应力程度过 高 的加 固方 式 。 第 、 两种破坏形式为预应力碳纤维布加固 钢筋混凝土梁的最主要破坏形式。下面借鉴钢筋混 凝土基本原理 ， 讨论其破坏时的极限弯矩 。 ( 2 ) 界 限破坏 当预应力碳纤 维布加 固钢筋混凝土梁发生 介 于 、 之间的破坏形式时， 梁顶混凝土被压碎的 同 时 ， 碳 纤维 布 刚好达 到其 极 限应 变 ， 而钢 筋应 变大于其屈服应变 ， 梁顶混凝土达到极 限压应 变 气 ， 应变关系如图 7所示 。 其 中A S， 为碳纤维布从消c 压阶段到承载力极 限状态时的应变增量 有 ： 图 7 极 限承载力时 的应变关 系 A ( b) 式 中 ， ， 一 碳纤维布从消压阶段 到承载力极 限 状 态 时 的应 变增 量 ： 一 碳纤维布极限应变。 根据 图 7有 ： ： ( 2 6 ) c l c ， 即 ： 6 ： ： ( 2 7 h 5 ， 一一 5 c u + ， = 1 X b ( 2 8 ) 1 6 = A + 矿 A 占 c 厂 ， ( 2 9 ) 式 中， 一 混凝土受压 区高度 ， 按式 ( 2 8 ) 、 式 ( 2 9 ) 求 得 ： 舳一界限破坏时混凝土相对受压区高度。 由此可以看 出 当混凝土实际相对受压 区高度 时 ， 将发生第种破坏 ； 当 ， ， 时将发生第 种破坏。 其 中： 为任一破坏形式时的混凝土 相对受压 区高度 ： 为任一破坏形式 时的混凝土受 压 区真实高度 ； 为任一破坏时按等效矩形应力图 形计算的混凝土受压区高度。 ( 3 ) 极限承载力的计算 当 时， 碳纤维布被拉断， 而混凝土尚未 达 到极 限压 应 变 则有 ： a , f b x- f y a 4 - cf s ( 3 0 ) = ( 。 一 手)+ c， ， ( |jl一 手) ( 3 1 ) 式 中， 帆 一 加 固梁的极限弯矩承载力。 当 时， 受压区混凝土达到极限压应变， 而此时碳纤维布尚未达到极限拉应变 。 ，假设此 时碳 纤维 布应 变为 ， 如 图 8所示 ， 则有 ： 0 c 1 6 = A +E c ， 占 c ， 4 ( 3 2 ) 生=监 ( 3 3 ) I f 毒 P ( a ) ( b) 图 8 极 限承载力时 的应变关系简图 一 5 7 2 0 1 4年第 1 期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 3 期 = l ，4=占 ，l +Ec f ， 3 =占c 厂，0+ ，0+ c 厂，3 式 中 ， 一 碳 纤维 布总应 变 ； ( 3 4 ) ( 3 5 ) s 一 碳 纤维 布从 消压 阶段 到承载 力极 限状 态 时 的应变增 量 ： 一 承载力极 限状态时 的混凝土受压 区真 实高度 。 则此时有， 极限弯矩 ： = 一 手)+ c， ( 一 手) ( 3 6 ) 3计算 结果 与试验 结果 的 比较分 析 对 本 文 采 用 文献 1 2 1 的构 件 ， 计 算 结 构 与理 论 计算值进行比较 ， 比较结果见表 1 。 表 1 试验值与理论计算值对 比 从表 l可看 出 本 文推 导 的 普通 碳纤 维布 与 预 应力碳纤维布加固梁的正截 面抗弯承载力公式计 算的理论值 与试验值较为接近 ， 且试验值普遍略高 于 理 论 值 说 明理 论 计 算 有 一 定 的 安全 储 备 。 较 为 保 守安 全 。 4结论 ( 1 ) 本文推导的普通碳纤维布与预应力碳纤维 布加 固梁的正截面抗 弯承 载力公式计算 的理论值 与试验值较为接近 且试验值普遍略高于理论值 ， 说明理论计算有一定的安全储备 ， 较为安全保守。 ( 2 ) 分 析 考 虑 了二 次 受 力 情 况 ， 用 推 导 的理 论 计算公式对未加固梁与加同梁进行计算时 ， 梁加载 至开裂后加 固梁 的抗弯正截面承载力理论计算值 一 5 8一 的精度较其他计算精度低 。我们认为是在公式推导 过 程 中 忽 略 了碳 纤 维 布 加 入 引起 梁截 面 惯 性 矩 的 变量及中性轴下移而造成的。但这个结果使梁的抗 弯正截面承载力有 了更大的安全储备 ， 因而本文推 导 的公式 工程 中可 以采用 。 ( 3 ) 普通碳纤维布加固方法与预应力碳纤维布 加 固方法均能有效提 高钢筋混凝 土梁的抗弯正 截 面承载 力 。相 同 条件 下 ， 预应 力碳 纤 维 布加 固梁 的 抗弯正截面承载力提 高较普通碳 纤维布加 固方 式 更 为 明显 ( 4 ) 在 梁加 载 至开 裂荷 载 后再 进 行 普通 碳 纤 维 布 加 固 与预应 力 碳纤 维 布加 固 比 在 梁 未 受损 情 况 下进行加 固对于梁的抗弯正截面承载力提高更为 明显 ， 且 预应 力碳 纤 维 布加 固方 式 的提 高 效果 更 明 显 参考文献 ： f 1 】 孔琴 预应力碳 纤维布加 固钢筋混凝土梁受弯性能的试验 性能【 D 】 郑州： 郑 卅 I 大学 ， 2 0 0 5 2 彭刚 预应力碳 纤维布加 固钢筋混凝土梁受剪性能的试 验 性能【 D 】 郑州： 郑州大学， 2 0 0 5 【 3 】 杨勇新， 李庆伟 预 应力碳纤 维布加固混凝 土结 构技术【 M】 北京： 化学工业出版社 ， 2 0 1 0 I 4 中华人 民共 和国建 设部，国家 质量监 督检 验榆疫 总 局 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2混凝土结构设计 规范 S 1 北京： 中 国建筑 【业 出版 社 2 0 o 2 【 5 刘鸿 文主编 材料力学： 第 四版【 M】 北 京： 高等教 育 出版社 ， 2 00 3 6 】 熊丹安主编 混凝 土结构基 本原理【 M 武 汉： 武汉理工大学 出版 社 2 0 0 5 【 7 】 国家工业建筑 诊断与改造 工程技术 研究 中心 C E C S 1 4 6 ： 2 0 o 3 碳 纤维 片材加 同修 复混凝土结 构技 术规程 S 北 京： 中 国计 划 出版 社 2 o 0 2 【 8 】 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2混凝土结 构设计 规范【 S 】 北 京 ： 中国建 筑 工业 出 版社 2 0 0 2 【 9 】 胡孔 国， 陈小兵 考虑 二次受力碳纤 维布加 同混凝土 构件 正截 面承载力计算 J 1 建筑结构 2 0 0 1 ， 3 1 ( 7 ) ：6 3 6 5 【 1 0 】 张伟预应力碳纤维 布加 固混凝土梁的理论分析与数值 模拟【 D 】 大连 ： 大连理T大学， 2 0 1 0 l 1 】 C E C S I 4 6 ： 2 0 0 3碳纤维片材加 固修复混凝 土结构技 术规 程【 S 北京： 中国计划 出版社， 2 0 0 2 【 1 2 】 陈军预应力碳 纤维布加 固钢筋混凝 土梁抗弯性能研究 D 】 绵阳 ： 西南科技大学， 2 0 1 2 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 1 2 5 作者简介 ： 詹 妮( 1 9 9 0 一 ) ， 女 ， 硕士 研究生。 联 系 电话 ： 1 3 8 9 0 1 6 4 9 9 1 E - ma i l ： j e n n i f e r o wn 9 0 1 2 6 c o m