隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對混凝土結(jié)構加固的重要性也日益突出。舊有建筑存在承載力不足或使用功能改變等狀況，因此必須對混凝土加固效果及影響結(jié)構加固的因素作深入研究。今日，先來聊一聊---碳纖維加固梁的破壞形態(tài)。

國內(nèi)外大量試驗結(jié)果表明，碳纖維加固梁的破壞形態(tài)有以下五種：

超筋破壞

超筋破壞示意圖

當原結(jié)構配筋量很高或碳纖維加固過量，構件受力后在受拉鋼筋達到屈服前（或剛過屈服不久時），受壓區(qū)混凝土先壓壞。此時CFRP復合材的應力僅達到設計強度的1/10左右，其強度遠未得到充分發(fā)揮，加固的經(jīng)濟效益低，且破壞時顯脆性性質(zhì)，應予以避免。用限制相對受壓區(qū)高度ξbf和CFRP的加固量來控制。

適筋破壞Ⅰ

適筋破壞示意圖

當原結(jié)構配筋量適中，采用CFRP加固補強后，結(jié)構受拉區(qū)鋼筋先屈服，然后中和軸上升，裂縫開展，受壓區(qū)高度變小，然后受壓區(qū)混凝土壓壞，而此時CFRP的拉應力較高，但未達到設計強度和容許應變。

適筋破壞Ⅱ

少筋破壞示意圖

當原結(jié)構配筋量較少且CFRP片材配置量也較少時，梁受彎開裂后裂縫條數(shù)較少，裂縫間距較長，而受拉區(qū)混凝土應變集中反應在某一兩條裂縫時，當受拉鋼筋屈服后，CFRP應力很快達到設計應力fcf和容許應變[εcf]，繼而超過fcf且相應應變達到極限拉應變拉斷，而此時受壓區(qū)混凝土尚未壓壞，它類似于少腸梁的破壞形態(tài)。

由于碳纖維為彈性材料，應力---應變曲線為直線分布，碳纖維拉斷較突然，屬于脆性破壞特征。但破壞之前裂縫較寬，有破壞前兆，仍屬允許設計的范疇，稱適筋破壞情況Ⅱ。

碳纖維片材的極限拉應變?yōu)?5000~20000με，破壞時呈脆性，為了保證加固后受彎構件有足夠的安全儲備，設計中取碳纖維片材的極限應變小于10000με，設計抗拉強度指標不超過2000~2500MPa。

混凝土保護層剪切受拉剝離破壞

混凝土簡支梁在梁底粘碳纖維加固時，靠近支座處的碳纖維片材端部，平行于梁底平面處的混凝土層、膠層和碳纖維層中，剪應力ζ和正應力σ（剝離應力）有明顯的應力集中。

在這三種材料中，膠層中的應力集中高，其剪應力集中系數(shù)為6~10。與梁底平面垂直方向的正應力σ，也存在嚴重的應力集中，端部出現(xiàn)很大的正剝離（扯離）應力，正剝離應力很快衰減下來變成負應力（擠壓），然后恢復到應力為零。

用有限元分析表明，剝離應力σz應力集中的范圍為兩倍梁高左右。當纖維片材端部粘結(jié)錨固強度不夠或混凝土保護層強度太低時，可能出現(xiàn)剪切受拉剝離破壞。

粘結(jié)破壞

當粘貼碳纖維片材施工不當、錨固長度不足或粘膠材料強度太低時，會出現(xiàn)膠層的粘結(jié)失敗，導致CFRP與混凝土基層間的粘結(jié)剝離，使CFRP的高強度性能得不到充分發(fā)揮而發(fā)生粘結(jié)破壞，此種破壞呈脆性性質(zhì)。

對于第四、五兩種破壞形態(tài)，在加固時，通過構造措施和對材料物理力學性質(zhì)的檢測加以防止；對于第二、三種破壞形態(tài)，需要在加固設計時，提前驗算其受彎加固構件正截面承載力。在以后的推送中，會繼續(xù)跟大家聊碳纖維受彎構件正截面的計算等相關內(nèi)容，一起來討論哦！

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