桥梁加固-粘贴碳纤维片加固法

3.1  特点及适用条件

粘碳纤维（CFRP）片材具有轻质高强、操作简单、易于粘贴、不锈蚀的优点，可用于抗弯、抗剪、抗压（偏心受压）及抗震等多种形式的加固。

该方法适用于混凝土梁桥、板桥的抗弯和抗剪加固。对于配筋率较低或钢筋锈蚀严重的旧桥，加固效果尤为显著；还适用于混凝土墩柱的抗剪、抗压补强，抗震延性补强以及地震破坏后的修复等，其适用性见下表。

需要注意是，在采用该技术加固时必须严格遵守材料商对碳纤维片材和粘结剂等提供的环境要求（如温度、湿度等）。

3.2  力学特点

碳纤维片材受拉时呈线弹性关系直至破坏，其脆性性能与钢筋的延性有明显的区别。一方面碳纤维片材不具备钢筋所拥有的延性，加固后结构的延性将受到限制；另一方面由于碳纤维片材的延性缺乏，构件中的应力重分布将受到约束。因此，在粘贴碳纤维片材的结构设计中不能简单地将碳纤维片材作为钢筋的替代物，必须考虑碳纤维片材的脆性特点。

3.3  设计原则

（1）混凝土桥梁结构自重大，加固时不能完全卸载，必须考虑二次受力；

（2）混凝土桥梁结构尺度大，由实验室条件下得到的经验公式不一定都能适用于桥梁结构的加固，因此必需对这些公式进行修正，如修正安全系数等；

（3）加固设计计算时，所有的设计状况和荷载组合都必须考虑到，计算过程包括承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算。一般情况下，正常使用极限状态将控制加固设计。

（4）承载力极限状态的验算中要考虑到可能发生的各种破坏形态。通常将破坏模式分为2大类，即粘贴碳纤维片材后能整体工作的构件与不能整体工作的构件（如发生片材脱落等早期破坏的情况）。

（5）正常使用极限状态的验算包括：①应力的限制以避免钢筋的屈服、混凝土的破坏或过度徐变和CFRP的断裂；②变形的限制；③开裂的限制（包括粘结界面）以保证结构的耐久性与粘结的完整性。

（6）意外的设计情况（即特殊的设计）应考虑由于撞击、故意破坏或火灾等引起的碳纤维片材的脱落。

3.4   粘贴CFRP片材加固的一般施工工艺流程为：

3.5评述

（1）粘贴CFRP片材加固混凝土桥梁，对于配筋较低或钢筋锈蚀严重的梁、板进行抗弯和抗剪加固，可以取得很好的效果，对于配筋率较高的梁、板，仅采用粘贴CFRP加固往往达不到要求的加固效果，此时可以考虑采用混合加固方法。

（2）对于混凝土墩柱，粘贴CFRP片材进行抗压或抗震加固效果显著，对震后墩柱的修复也有较好的效果。

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