【正文】 程納入了這三種加固方法的設(shè)計(jì)計(jì)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(shí)，應(yīng)使碳纖維片材的纖維方向與構(gòu)件受拉區(qū)的拉應(yīng)力方向一致；在受剪加固時(shí)，原應(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；抗震加固時(shí)，應(yīng)使碳纖維布以環(huán)向圍束方式纏繞在柱上，以較好地提高抗震性能。除此以外，碳纖維片材也可沿受拉構(gòu)件軸向粘貼，對(duì)受拉構(gòu)件進(jìn)行加固，或沿構(gòu)件環(huán)向粘貼對(duì)軸心受壓構(gòu)件加固。至于受彎加固，雖可采用對(duì)碳纖維片材施加預(yù)應(yīng)力的方法，以提高其加固效果，但由于相應(yīng)的計(jì)算方法和施工方法的研究尚不成熟，故暫未列入本規(guī)程。 本規(guī)程對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固所采用的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010相協(xié)調(diào)，但考慮到既有建筑物的特性，要求以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)確定的材料實(shí)際強(qiáng)度和有關(guān)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算。同時(shí)，在驗(yàn)算中還應(yīng)考慮二次受力問(wèn)題。 試驗(yàn)研究表明，碳纖維片材加固的混凝土結(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。采用這種加固方法，構(gòu)件達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)，碳纖維片材的抗拉強(qiáng)度往往不能完全發(fā)揮，此時(shí)應(yīng)以達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材所達(dá)到的應(yīng)變值來(lái)確定其承載力。同時(shí)，由于碳纖維片材在最終拉斷時(shí)表現(xiàn)出明顯的脆性，因此即使構(gòu)件破壞時(shí)碳纖維片材可以達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度，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(jì)極限狀態(tài)的標(biāo)志，以保證足夠的可靠度。 本規(guī)程規(guī)定的碳纖維片材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的確定方法，是以現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 4885為依據(jù)制定的。同時(shí)，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)、ACI標(biāo)準(zhǔn)等也是相協(xié)調(diào)的。因此，必須得到嚴(yán)格的執(zhí)行。生產(chǎn)廠家提供的此項(xiàng)性能指標(biāo)必須經(jīng)進(jìn)場(chǎng)見(jiàn)證抽樣檢驗(yàn)合格后，其產(chǎn)品方可在工程中使用。 一般情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)或構(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(jì)中應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，以保證不發(fā)生危險(xiǎn)的脆性破壞。例如，在受彎加固后應(yīng)避免剪切破壞先于受彎破壞發(fā)生等。 研究表明，當(dāng)加固前構(gòu)件計(jì)算所受的初始彎矩小于受彎承載力的20%時(shí)，初始彎矩的作用不大，可以忽略二次受力的影響。 在實(shí)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的最低強(qiáng)度等級(jí)。如果結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度過(guò)低，則與碳纖維片材的粘結(jié)強(qiáng)度將會(huì)很低，易發(fā)生脆性的剝離破壞，碳纖維片材就不能充分發(fā)揮作用。因此本條以現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久性的要求為依據(jù)，規(guī)定了被加固結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的最低等級(jí)。 碳纖維片材很容易受人為破壞和火災(zāi)燒毀，并因此而導(dǎo)致建筑物意外坍塌。為此，國(guó)外有關(guān)碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)指南，或是要求對(duì)原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件提供附加的安全保護(hù)，或是要求原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，必須能承擔(dān)其恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值及少量的使用荷載。因而本規(guī)程也作出了原則性規(guī)定，以引起設(shè)計(jì)人員的重視。 構(gòu)造要求 碳纖維片材沿其纖維方向彎折時(shí)會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和纖維絲折斷，影響強(qiáng)度發(fā)揮。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，當(dāng)轉(zhuǎn)角處的曲率半徑不小于20mm時(shí)，可緩解應(yīng)力集中，使碳纖維片材強(qiáng)度不受顯著影響。對(duì)彈性模量較高的碳纖維片材，若要使其強(qiáng)度不受影響，則轉(zhuǎn)角處的曲率半徑應(yīng)該更大，但因缺少試驗(yàn)資料，本規(guī)程未作明確規(guī)定。 試驗(yàn)研究表明，當(dāng)單位面積碳纖維質(zhì)量不超過(guò)300g/m2，碳纖維布沿受力方向的搭接長(zhǎng)度不小于100mm時(shí)，破壞不會(huì)發(fā)生在搭接部位。但有資料表明，倘若粘貼施工質(zhì)量不良，碳纖維布的斷裂或破壞仍然會(huì)發(fā)生在搭接處，因此，應(yīng)采取措施保證粘貼施工質(zhì)量，才能使本條的構(gòu)造措施發(fā)揮其應(yīng)有的作用。 附加錨固措施是指：將鋼板或角鋼等先粘貼在碳纖維片材外表面，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。鋼板壓條厚度不應(yīng)小于3mm；錨栓規(guī)格應(yīng)按計(jì)算確定，但不應(yīng)小于M8。此外，設(shè)計(jì)時(shí)尚應(yīng)考慮因采取附加錨固措施而造成的碳纖維片材損傷對(duì)加固效果的影響。 受彎加固 國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)研究表明，在受彎構(gòu)件的受拉面粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，截面應(yīng)變分布仍可采用平截面假定。為防止碳纖維片材最終發(fā)生脆性拉斷破壞，所采用的允許拉應(yīng)變[]一般為設(shè)計(jì)極限拉應(yīng)變的2/3；同時(shí)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010對(duì)構(gòu)件塑性變形的控制條件，[]。 碳纖維片材從開(kāi)始承受荷載至拉斷，均表現(xiàn)為線彈性。 采用粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，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(shí)碳纖維片材未達(dá)到其允許拉應(yīng)變[]； 2 受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后碳纖維片材超過(guò)其允許拉應(yīng)變[]并達(dá)到極限拉應(yīng)變而拉斷，此時(shí)受壓區(qū)混凝土尚未壓壞； 3 因加固量過(guò)大，在受拉鋼筋達(dá)到屈服前受壓區(qū)混凝土先壓壞； 4 在達(dá)到正截面極限承載能力前，碳纖維片材與混凝土發(fā)生剝離破壞。 對(duì)受彎加固，宜按第一種破壞形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；也可按第二種破壞形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。第3種破壞形態(tài)，屬脆性破壞，應(yīng)通過(guò)控制加固量上限來(lái)避免發(fā)生。，即可控制不發(fā)生第3種破壞形態(tài)。第4種破壞形態(tài)也屬脆性破壞。此時(shí)碳纖維片材中的應(yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜，極易引起剝離，必須避免。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)通過(guò)構(gòu)造或錨固措施予以防止。，因?yàn)樗菍?shí)現(xiàn)本條基本假定和要求的保證。 本條第1款為第1種破壞形態(tài)的受彎承載能力計(jì)算公式。公式（–1）從對(duì)受拉鋼筋截面形心取矩的力矩平衡方程得到，公式（–2）為力平衡方程，公式（–3）是按平截面假定得到。 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(jì)算公式，此時(shí)受壓區(qū)高度很小。第2款中，偏于安全地對(duì)受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變且碳纖維片材同時(shí)達(dá)到允許拉應(yīng)變的界限狀態(tài)時(shí)的受壓區(qū)合力作用點(diǎn)取矩，并取碳纖維片材的應(yīng)變?yōu)樵试S拉應(yīng)變，即得公式（–4）。第3款中，對(duì)受壓鋼筋合力作用點(diǎn)取矩，并認(rèn)為受壓鋼筋合力作用點(diǎn)與受壓區(qū)混凝土合力作用點(diǎn)重合，即得公式（–5）。但應(yīng)指出，由于碳纖維為線彈性材料，當(dāng)按第二種破壞狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)要求所采用的碳纖維片材具有較大的伸長(zhǎng)率，以提高被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全可靠性。 另外，由于被加固結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般較低，故本規(guī)程受彎承載力計(jì)算公式中采用的等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)，未考慮高強(qiáng)混凝土的影響。 根據(jù)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在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(jì)算公式，按平截面假定可確定加固前在初始彎矩作用下的混凝土拉應(yīng)變。 根據(jù)計(jì)算分析和試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)初始彎矩Mi小于未加固截面受彎承載力的20%時(shí)，二次受力對(duì)受彎極限承載力的影響很小，可以不考慮。 ，是為了避免因加固量過(guò)大而導(dǎo)致超筋性質(zhì)的脆性破壞。 因?yàn)槿狈Τ墒斓难芯砍晒?，本?guī)程未給出受彎構(gòu)件加固后正常使用階段裂縫和變形的驗(yàn)算方法，但為了控制加固后構(gòu)件的裂縫寬度和變形，以及考慮到碳纖維片材的加固應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)尚有不足之處，本規(guī)程對(duì)加固后受彎承載力的提高程度作了限制，并對(duì)正常使用階段的鋼筋應(yīng)力作了控制。 在梁側(cè)面受拉區(qū)粘貼碳纖維片材進(jìn)行受彎加固時(shí)，仍可采用平截面假定來(lái)確定碳纖維片材的應(yīng)變分布。碳纖維片材距受拉區(qū)邊緣越遠(yuǎn)，應(yīng)變?cè)叫?，越不能充分發(fā)揮作用，因此限制了碳纖維片材在梁側(cè)面受拉區(qū)的粘貼高度，并引入折減系數(shù)來(lái)考慮應(yīng)變不均勻分布的影響。 考慮到受彎加固可能引起構(gòu)件受力狀態(tài)改變從而引發(fā)破壞形態(tài)轉(zhuǎn)化所導(dǎo)致的安全問(wèn)題，故本條作出了進(jìn)行受彎加固設(shè)計(jì)時(shí)尚應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的受剪承載力的規(guī)定。 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(guó)內(nèi)試驗(yàn)研究結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)，并參照國(guó)外有關(guān)設(shè)計(jì)指南給出的。其中已經(jīng)考慮了施工現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室的施工質(zhì)量差別、粘結(jié)界面上拉應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用等因素的影響。這里應(yīng)指出的是：由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)不足，不僅未考慮粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級(jí)的關(guān)系，而且也無(wú)法區(qū)別對(duì)待板和布粘結(jié)能力的不同，只能按最小值原則取值。在這種情況下，又建議設(shè)計(jì)時(shí)將碳纖維片材延伸至支座邊緣，更是增加了不少安全儲(chǔ)備。由之可見(jiàn)，規(guī)程中統(tǒng)一給出的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值顯然是偏于保守的。盡管如此，但從新技術(shù)推廣應(yīng)用的角度來(lái)考量，這一偏于保守的處理卻是必要的。 本條的構(gòu)造規(guī)定系根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn)制定的，具有安全而實(shí)用價(jià)值，應(yīng)得到很好執(zhí)行。 在對(duì)負(fù)彎矩區(qū)進(jìn)行加固時(shí)，由于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)離梁肋的碳纖維片材作用較小，故限制了碳纖維片材的粘貼范圍。 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(duì)柱端進(jìn)行正截面承載力加固。本條的規(guī)定僅適用于柱中部正截面承載力的加固。當(dāng)被加固位置的碳纖維片材有可靠錨固時(shí)，加固后的承載力計(jì)算可按截面應(yīng)變符合平截面假定。 受剪加固、 碳纖維片材的受剪承載力是根據(jù)加固后構(gòu)件達(dá)到最大受剪承載力時(shí)碳纖維片材的應(yīng)變發(fā)揮程度確定的。公式（–3）和公式（–3）是根據(jù)國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)結(jié)果分析，并參照美國(guó)ACI的有關(guān)設(shè)計(jì)指南給出的。對(duì)鋼筋混凝土柱，受剪加固應(yīng)采取環(huán)向圍束式（封閉式）粘貼，此時(shí)，取φ＝1；如不能封閉粘貼，不宜采用碳纖維片材加固。 本章的受剪計(jì)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。當(dāng)采用斜向粘貼時(shí)，應(yīng)對(duì)受剪計(jì)算公式作相應(yīng)改變。 U形箍粘貼質(zhì)量不良時(shí)，其端部易發(fā)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)先采用環(huán)形箍。當(dāng)采用U形箍粘貼時(shí)，宜按本條第4款的要求設(shè)置水平壓條，以增加粘貼面積，提高抗剝離能力。試驗(yàn)表明，U形箍如采取了可靠的機(jī)械錨固措施，將具有與環(huán)形箍粘貼同樣的效果。 柱的抗震加固 公式（）中的總折算體積配箍率，是根據(jù)我國(guó)試驗(yàn)結(jié)果分析給出的。采用碳纖維片材纏繞加固混凝土柱可以約束混凝土的變形，從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，降低軸壓比，但這方面的研究目前還不充分，僅當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，方可考慮其作用。 柱的抗震加固必須采用環(huán)向圍束式粘貼并應(yīng)有可靠的連接。此時(shí)，搭接長(zhǎng)度比受彎加固、受剪加固的搭接長(zhǎng)度應(yīng)大一些，才能保證加固效果。5 施工規(guī)定 一般規(guī)定 施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度必須符合粘結(jié)材料的使用溫度以保證粘貼質(zhì)量，如果不能滿足，必須采取措施使其滿足要求后再進(jìn)行粘貼。 當(dāng)環(huán)境濕度不超過(guò)70%時(shí)，可不考慮環(huán)境濕度對(duì)膠粘劑固化的不利影響。若采用高潮濕面專(zhuān)用膠粘劑，可不受此限制。 本條規(guī)定了配制底膠、修補(bǔ)膠及結(jié)構(gòu)膠粘劑時(shí)均應(yīng)滿足的一般要求。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度和環(huán)境溫度控制每次的拌和量，以保證在粘結(jié)材料規(guī)定的使用時(shí)間內(nèi)有效地使用拌和好的粘結(jié)材料。 表面處理 對(duì)較大的孔洞、凹陷等應(yīng)采用高粘結(jié)性能的修復(fù)材料修補(bǔ)平整。修復(fù)材料宜采用水性環(huán)氧類(lèi)聚合物砂漿，以保證其與原混凝土粘結(jié)良好。 涂刷底膠 研究結(jié)果表明，在底膠表面指觸干燥時(shí)，立即進(jìn)入下一工序施工，其粘結(jié)效果最好，故作出本規(guī)定。底膠的指觸干燥是指底膠剛達(dá)到凝膠的狀態(tài)，即在施工現(xiàn)場(chǎng)以手指觸摸膠層表面有凝膠的感覺(jué)，但卻不會(huì)粘附手指的狀態(tài)。 找平處理 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究結(jié)果表明，在修補(bǔ)膠找平處理的表面達(dá)到指觸干燥時(shí)，進(jìn)行下一工序施工，其粘結(jié)效果最好，故作出本條的規(guī)定。 粘貼碳纖維片材 試驗(yàn)研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明，只有結(jié)構(gòu)膠粘劑充分浸透在碳纖維布中才能保證其粘貼質(zhì)量，否則有很不利的影響。用專(zhuān)用滾筒滾壓碳纖維布時(shí)，可以向一個(gè)方向，也可以從中間向兩個(gè)方向滾動(dòng)，但不允許來(lái)回反復(fù)滾動(dòng)，以免損傷碳纖維，影響粘結(jié)質(zhì)量。6 檢驗(yàn)及驗(yàn)收 施工前應(yīng)對(duì)材料安全性能進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證工程質(zhì)量。 本條中的隱蔽工程指表面處理、涂刷底膠和找平處理三道工序。前一工序檢查合格后方可進(jìn)入下一道工序的施工，以避免覆蓋后難以檢驗(yàn)施工質(zhì)量的問(wèn)題發(fā)生。 本條規(guī)定的檢查方法，是經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)過(guò)的有效而簡(jiǎn)便的方法，適用于任何條件下碳纖維片材與混凝土粘貼質(zhì)量的檢查。 對(duì)結(jié)構(gòu)加固工程，除了檢查碳纖維片材粘貼的空鼓率外，還應(yīng)按附錄B的規(guī)定，檢驗(yàn)碳纖維片材與混凝土基材的正拉粘結(jié)強(qiáng)度，才能對(duì)粘貼質(zhì)量做出更可靠的評(píng)估，以確保工程安全。50