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)，目前國內(nèi)對碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)的理論和試驗研究成果已比較多，設(shè)計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)展該項新技術(shù)，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，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、施工和驗收?；炷两Y(jié)構(gòu)因設(shè)計失誤、施工錯誤，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)來進(jìn)行加固處理。對于鐵路工程、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，國內(nèi)外研究和工程經(jīng)驗表明，對砌體結(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，尚應(yīng)配合使用和遵守現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范.如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》等。
1.0.4 本規(guī)程規(guī)定的結(jié)構(gòu)長期使用溫度不高于60℃，是常溫固化樹脂類粘結(jié)材料的要求，同時也是因為一般混凝土結(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，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，還應(yīng)遵守相應(yīng)的國家現(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)檢測鑒定或評估。我國已編制了 （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)，通過槍測鑒定評定結(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)由對碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及加固設(shè)計有經(jīng)驗的專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計，也應(yīng)由熟悉該技術(shù)的專業(yè)施工隊伍進(jìn)行施工，以保證該技術(shù)的有效實施。如果由不了解碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及其設(shè)計、施工特殊性的人員進(jìn)行設(shè)計、施工，容易造成加固修復(fù)設(shè)計和施工的失誤，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)程列出了對單向碳纖維片材的性能指標(biāo)要求，因為對各種加固修復(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。
碳纖維布的計算厚度為理論計算值，而不是碳纖維布的實測厚度，因為碳纖維布質(zhì)地柔軟，實測厚度離散性很大：碳纖維板的截面積指含樹脂板材的實測截面面積。碳纖維板產(chǎn)品應(yīng)該說明纖維的體積含量。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。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，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象，當(dāng)使用其它類型的碳纖維片材時，應(yīng)有可靠依據(jù)。
2.2.4 試驗研究和工程經(jīng)驗證明，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量越大，施工時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)計和施工時，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，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，因為粘結(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)度來衰達(dá)，研究結(jié)果表明以正拉粘結(jié)強(qiáng)度為檢測標(biāo)準(zhǔn)是因為正拉粘結(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，實測數(shù)據(jù)離散性小，且測試方便。按規(guī)定的環(huán)境條件進(jìn)行老化試驗2，000小時后的正拉粘結(jié)強(qiáng)度降低不超過10%時，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，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。
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，加固后同樣應(yīng)按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。
3 設(shè)計與構(gòu)造
3.1 設(shè)計基本原則與一般規(guī)定
3.1.1 碳纖維片材不能設(shè)計為承受壓應(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)計計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)計計算方法和構(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，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，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，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，也可采用對碳纖維片材施加預(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，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.實際應(yīng)用中，當(dāng)有可靠依據(jù)時，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)計法確定有關(guān)加固計算方法，使其與結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范協(xié)調(diào)。
試驗研究表明，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，碳纖維片材的極限抗拉強(qiáng)度往往不能得到完全發(fā)揮，此時應(yīng)以達(dá)到破壞極限狀態(tài)時碳纖維片材所達(dá)到的應(yīng)變值來確定其貢獻(xiàn)。同時，由于碳纖維片材在最終拉斷時表現(xiàn)為顯著的脆性，因此即使對在構(gòu)件破壞時碳纖維片材可達(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)計中應(yīng)進(jìn)行驗算，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)件計算所受的初始彎距小于其受彎承載力的20%時，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)行國家規(guī)范的最低強(qiáng)度等級要求，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，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會導(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)試驗研究結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不小于20mm時，可減緩應(yīng)力集中，碳纖維片材強(qiáng)度基本不受影響.對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，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)，因缺少試驗資料，本規(guī)程不作明確規(guī)定，待有試驗資料以后加以修訂補(bǔ)充。
3.2.2 試驗研究表明，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度不小于l00mm時，破壞不會發(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，尚應(yīng)通過試驗研究確定其搭接長度。碳纖維布的搭接位置相互錯開是為了施工方便，有資料表明，在施工質(zhì)量有保證時，碳纖維布的斷裂或破壞一般不會發(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)計時應(yīng)考慮因采取附加錨固措施而造成的碳纖維片材損傷對加固效果的影響。
3.3 受彎加固
3.3.1 國內(nèi)外的試驗研究表明，在受彎構(gòu)件受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時，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εcf，一般取其設(shè)計極限拉應(yīng)變的εcfu2／3，同時根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對構(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，此時碳纖維片材未達(dá)到其允許拉應(yīng)變εcf；
（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)計計算.對于第3種破壞形態(tài)可通過控制加固量上限來避免。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)的受彎承載力計算公式。公式（3.3.2-1）是對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算公式，此時受壓區(qū)高度很小，第2款中偏于安全地對受壓區(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)時的受壓區(qū)合力作用點取矩，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款中對受壓鋼筋合力作用點取矩，并認(rèn)為受壓鋼筋合力作用點與受壓區(qū)混凝土合力作用點重合，即得公式（3.3.2-5）。
由于被加固混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級一般較低，故本規(guī)程中受彎承載力計算的有關(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εi。
根據(jù)計算分析和試驗結(jié)果，當(dāng)初始彎矩Mi小于末加固截面受彎承載力的20%時，二次受力對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。
因為沒有成熟的研究成果，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，以及考慮到對碳纖維片材加固應(yīng)用的經(jīng)驗尚有不足之處，故對加固后受彎承載力的提高程度進(jìn)行了限制，并對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，仍可按照平截面假定來確定碳纖維片材應(yīng)變分布，但碳纖維片材距受拉區(qū)邊緣越遠(yuǎn)，應(yīng)變越小，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，同時乘以折減系數(shù)考慮應(yīng)變分布不均勻的影響來簡化計算。
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)行受彎加固時尚應(yīng)驗算構(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)國內(nèi)試驗研究結(jié)果和經(jīng)驗并參照國外有關(guān)設(shè)計指南規(guī)定給出的。已經(jīng)考慮了施工現(xiàn)場與實驗室的施工質(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，且暫時沒有考慮粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級的關(guān)系，并建議設(shè)計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)試驗研究結(jié)果和工程經(jīng)驗給出的。
3.3.10 在對負(fù)彎距區(qū)進(jìn)行加固時，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柱端進(jìn)行正截面承載力加固。本條所述是指對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，其加固后的承載力計算可按截面應(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，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。試驗表明，對于U形粘貼，當(dāng)采取可靠的機(jī)械錨固措施時，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)國內(nèi)外試驗結(jié)果分析，并參照美國ACI的有關(guān)設(shè)計指南后給出的，對于鋼筋混凝土柱，受剪加固應(yīng)采取封閉式粘貼，此時，φ取l，不能封閉粘貼時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)我國試驗結(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，搭接長度比受彎加固、受剪加固時的搭接長度要大一些，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)，目前國內(nèi)對碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)的理論和試驗研究成果已比較多，設(shè)計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)展該項新技術(shù)，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，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、施工和驗收?；炷两Y(jié)構(gòu)因設(shè)計失誤、施工錯誤，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)來進(jìn)行加固處理。對于鐵路工程、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，國內(nèi)外研究和工程經(jīng)驗表明，對砌體結(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，尚應(yīng)配合使用和遵守現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范.如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》等。
1.0.4 本規(guī)程規(guī)定的結(jié)構(gòu)長期使用溫度不高于60℃，是常溫固化樹脂類粘結(jié)材料的要求，同時也是因為一般混凝土結(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，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，還應(yīng)遵守相應(yīng)的國家現(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)檢測鑒定或評估。我國已編制了 （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)，通過槍測鑒定評定結(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)由對碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及加固設(shè)計有經(jīng)驗的專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計，也應(yīng)由熟悉該技術(shù)的專業(yè)施工隊伍進(jìn)行施工，以保證該技術(shù)的有效實施。如果由不了解碳纖維復(fù)合材料性質(zhì)及其設(shè)計、施工特殊性的人員進(jìn)行設(shè)計、施工，容易造成加固修復(fù)設(shè)計和施工的失誤，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)程列出了對單向碳纖維片材的性能指標(biāo)要求，因為對各種加固修復(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。
碳纖維布的計算厚度為理論計算值，而不是碳纖維布的實測厚度，因為碳纖維布質(zhì)地柔軟，實測厚度離散性很大：碳纖維板的截面積指含樹脂板材的實測截面面積。碳纖維板產(chǎn)品應(yīng)該說明纖維的體積含量。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。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，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象，當(dāng)使用其它類型的碳纖維片材時，應(yīng)有可靠依據(jù)。
2.2.4 試驗研究和工程經(jīng)驗證明，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量越大，施工時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)計和施工時，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，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，因為粘結(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)度來衰達(dá)，研究結(jié)果表明以正拉粘結(jié)強(qiáng)度為檢測標(biāo)準(zhǔn)是因為正拉粘結(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，實測數(shù)據(jù)離散性小，且測試方便。按規(guī)定的環(huán)境條件進(jìn)行老化試驗2，000小時后的正拉粘結(jié)強(qiáng)度降低不超過10%時，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，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。
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，加固后同樣應(yīng)按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。
3 設(shè)計與構(gòu)造
3.1 設(shè)計基本原則與一般規(guī)定
3.1.1 碳纖維片材不能設(shè)計為承受壓應(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)計計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)計計算方法和構(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，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，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，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，也可采用對碳纖維片材施加預(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，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.實際應(yīng)用中，當(dāng)有可靠依據(jù)時，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)計法確定有關(guān)加固計算方法，使其與結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范協(xié)調(diào)。
試驗研究表明，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，碳纖維片材的極限抗拉強(qiáng)度往往不能得到完全發(fā)揮，此時應(yīng)以達(dá)到破壞極限狀態(tài)時碳纖維片材所達(dá)到的應(yīng)變值來確定其貢獻(xiàn)。同時，由于碳纖維片材在最終拉斷時表現(xiàn)為顯著的脆性，因此即使對在構(gòu)件破壞時碳纖維片材可達(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)計中應(yīng)進(jìn)行驗算，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)件計算所受的初始彎距小于其受彎承載力的20%時，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)行國家規(guī)范的最低強(qiáng)度等級要求，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，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會導(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)試驗研究結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不小于20mm時，可減緩應(yīng)力集中，碳纖維片材強(qiáng)度基本不受影響.對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，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)，因缺少試驗資料，本規(guī)程不作明確規(guī)定，待有試驗資料以后加以修訂補(bǔ)充。
3.2.2 試驗研究表明，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度不小于l00mm時，破壞不會發(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，尚應(yīng)通過試驗研究確定其搭接長度。碳纖維布的搭接位置相互錯開是為了施工方便，有資料表明，在施工質(zhì)量有保證時，碳纖維布的斷裂或破壞一般不會發(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)計時應(yīng)考慮因采取附加錨固措施而造成的碳纖維片材損傷對加固效果的影響。
3.3 受彎加固
3.3.1 國內(nèi)外的試驗研究表明，在受彎構(gòu)件受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時，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εcf，一般取其設(shè)計極限拉應(yīng)變的εcfu2／3，同時根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對構(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，此時碳纖維片材未達(dá)到其允許拉應(yīng)變εcf；
（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)計計算.對于第3種破壞形態(tài)可通過控制加固量上限來避免。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)的受彎承載力計算公式。公式（3.3.2-1）是對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算公式，此時受壓區(qū)高度很小，第2款中偏于安全地對受壓區(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)時的受壓區(qū)合力作用點取矩，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款中對受壓鋼筋合力作用點取矩，并認(rèn)為受壓鋼筋合力作用點與受壓區(qū)混凝土合力作用點重合，即得公式（3.3.2-5）。
由于被加固混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級一般較低，故本規(guī)程中受彎承載力計算的有關(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εi。
根據(jù)計算分析和試驗結(jié)果，當(dāng)初始彎矩Mi小于末加固截面受彎承載力的20%時，二次受力對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。
因為沒有成熟的研究成果，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，以及考慮到對碳纖維片材加固應(yīng)用的經(jīng)驗尚有不足之處，故對加固后受彎承載力的提高程度進(jìn)行了限制，并對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，仍可按照平截面假定來確定碳纖維片材應(yīng)變分布，但碳纖維片材距受拉區(qū)邊緣越遠(yuǎn)，應(yīng)變越小，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，同時乘以折減系數(shù)考慮應(yīng)變分布不均勻的影響來簡化計算。
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)行受彎加固時尚應(yīng)驗算構(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)國內(nèi)試驗研究結(jié)果和經(jīng)驗并參照國外有關(guān)設(shè)計指南規(guī)定給出的。已經(jīng)考慮了施工現(xiàn)場與實驗室的施工質(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，且暫時沒有考慮粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級的關(guān)系，并建議設(shè)計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)試驗研究結(jié)果和工程經(jīng)驗給出的。
3.3.10 在對負(fù)彎距區(qū)進(jìn)行加固時，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柱端進(jìn)行正截面承載力加固。本條所述是指對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，其加固后的承載力計算可按截面應(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，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。試驗表明，對于U形粘貼，當(dāng)采取可靠的機(jī)械錨固措施時，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)國內(nèi)外試驗結(jié)果分析，并參照美國ACI的有關(guān)設(shè)計指南后給出的，對于鋼筋混凝土柱，受剪加固應(yīng)采取封閉式粘貼，此時，φ取l，不能封閉粘貼時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)我國試驗結(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，搭接長度比受彎加固、受剪加固時的搭接長度要大一些，以保證加固效果。
4 施工
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