试验梁的配筋和加载示意图。

　　试验梁的配筋和加载示意图试验加固用的碳纤维为日本东燃公司生产，抗拉强度为3550MPa，弹性模量为2 3%~1.5%；粘贴用胶的剪切强度为166MPa，粘结强度为7.0~8.0MPa；碳纤维布粘贴在梁的底面，片端到支座的距离为50mm；试件分批浇捣并在试验室内养护。

　　试验采用了反位加载装置（试件的受拉面朝上），记录了各级荷载作用下受拉钢筋应变、混凝土应变碳纤维表面应变、试件的挠曲变形以及裂缝的宽度及分布情况，试件情况和测试结果见表1.表中/m为混凝土立方体强度（单位N/mm2），ApI为粘贴的碳纤维截面表1试验情况表A丨l加载历史破坏形式无加载历史碳纤维加固层剥离加载到70%后卸载为零胶层粘结破坏，箍条扯脱，砼保护层扯下加载到70%后卸至40%箍条扯脱，碳纤维剥离加载到70%后卸载为零胶层粘结破坏，较多混凝土粘附在碳纤维上加载到79%后卸至40%胶层粘结破坏，小箍被拉断，大箍被扯动变形无加载历史胶层粘结破坏，大小箍条均被拉断加载到70%后卸至40%碳纤维被逐渐拉断无加载历史胶层粘结破坏，箍条被扯动变形加载到70%后卸载为零碳纤维被逐渐拉断无受拉钢筋屈服，受压混凝土达到极限压应变加载到70%后不卸载碳纤维被逐渐拉断加载到70%后不卸载胶层粘结破坏，大箍被扯动变形加载到70%后卸载为零胶层粘结破坏，箍条被扯动变形，锚固破坏加载到70%后不卸载胶层粘结破坏，大小箍条均被拉断无加载历史加固层的剥离积（单位mm2），Pu为各试件的极限荷载（单位kN），X为各试件破坏前测得的碳纤维应变（单位2未加―A0J试牛试验得到的屈服荷载为破坏荷载为2中加载历史中的“加载至70%*指的是加固前将试件预先加载到未加固梁屈服荷载的70%，即14kN，通过采用不同的加载历史来模拟实际工程中结构的损伤和荷载条件。

　　由表1可见，试件的破坏形式可以分为四类，下面给出了观察到的试验现象：碳纤居拉断。试验进行到中后期时，试件的裂缝发展并穿过了大部分梁高度，裂缝的顶端和末端开始出现分叉现象，加载时有微小的脆响声出现。发生这种破坏的试件都是加载到*后几级荷载时靠近梁侧面边缘的小条碳纤维先断裂，然后随着荷载的大而纤维逐渐分条被拉断而破坏。

　　胶层混凝土界面粘结失效导致的破坏。多数试件的破坏形式属于这一种类型，加载到后期裂缝开始分叉并出现微小的脆响声，继续加载后在某一处胶层界面可以观察到有裂缝开展，裂缝逐渐向两边开展，甚至越过了在靠近加载点处剪弯段中粘贴的碳纤维箍条；加载到一定程度后出现一声较大的响声，裂缝向端部和跨中都有较大的发展，荷载出现少许下降，之后有的试件还可以继续加载，*后伴随一声爆响，有的试件箍条被拉断，有的试件箍条被扯向跨中成一定角度，而在靠近加载点处的剪弯段中粘贴的碳纤维箍也出现了较明显的横向变形。在破坏瞬间，界面裂缝向跨中的发展常常导致在该裂缝的端部碳纤维加固层和混凝土粘贴在一起，甚至将整个混凝土保护层都扯下来，露出受力钢筋。

　　碳纤居加固层剥离破坏。试件在加载到一定程度时碳纤维加固层从竖向裂缝处端部剥开而破坏，发生这种破坏时几乎听不到微小的脆响声，试件的裂缝发展比发生上两种类型的情况要小得多，而且破坏时的挠度相比前两种破坏的试件小。

　　混凝土压坏。受拉钢筋屈服后，受压区边缘的混凝土达到极限压应变而发生破坏。

　　以图形方式给出了几根试件的试验情况。

　　2计算分析加固后的梁截面如0所示，考虑裂缝开展后的应力变化，可取1所示的加载后期裂缝开展的模型，图中C，C2和C3分别表示裂缝截面受压区、裂缝间截面受压区、裂缝间截面受拉区混凝土合力；Ase，Ase分别表示裂缝截面和裂缝间截面钢筋拉力：f，/*分别表示胶层混凝土间粘结应力和裂缝间混凝土受拉区边缘拉应力；x表示裂缝间截面受压区混凝土合力作用点距受压区边缘的距离。如用2加，2.，2加和2.分别表示裂缝截面钢筋拉力、裂缝间截面受拉区混凝土合力、裂缝间截面钢筋拉力和胶层混凝土间粘结剪力到各自截面混凝土受压区合力作用点的力臂长度由截面关系可知：（a）荷载跨中挠度曲线（b）荷载甚变曲线3号试件部分试验结果（a）荷载跨中挠度曲线粘结4社平均于柞截面钢筋已服即奋设裂缝间//、截面钢筋应力esi=a/y，用1表示混凝土拉应力为0的截面到混凝土拉应力为/tk的截面之间的距离，则裂缝的平均间距可以由下式求得：取弯矩平衡计算：0.5Th，代表裂缝间截面混凝土受拉区的面积。

　　式（11）可写为/=将本试验中各参数的相应值代入式（12）和式（10）可计算出裂缝平均间距的范围：Am =17-24mm，这就是当胶层和混凝土之间的粘结性能充分发挥时的裂缝平均间距。表2给出了加载后期部分试件纯弯段混凝土受拉区边缘处裂缝间距的平均值。

　　表2试件纯弯段混凝土受拉区边缘处裂缝间距平均值试件号bm实例由表2可见，试验实测的混凝土受拉区边缘处裂缝间距平均值与计算结果比较接近。

　　由于试件中的混凝土强度并不是处处相等，且钢筋对裂缝起了约束作用，因此，当混凝土和胶层之间的粘结应力较大时，裂缝的末端会出现分叉，这实际上是混凝土在粘结应力的作用下不断开裂。在试验过程中可以观察到加载的后期混凝土受拉区出现很多伞形裂缝簇，这些裂缝之间的混凝土虽与碳纤维粘结，但己与梁体脱开，也就是说，碳纤维与梁体之间的粘结在伞形裂缝区失效。试件破坏后也可以观察到碳纤维上粘附了较多的混凝土。

　　由于这种粘结失效的影响，碳纤维应变的发展将低于加载初期的发展速度，因此，碳纤维的应变值往往不能达到单独材性试验中的*大应变。从表1可见，无论呈何种破坏形式，各个试件在破坏时的应变值均小于理论*大应变15000X由于在试验设计时考虑了利用碳纤维与混凝土之间的粘结作为锚固的一部分，胶层谚凝土之间的粘结失效就直接导致了加载到*后时粘贴的碳纤维材料的锚固小于实际需要的锚固，因而有较多的试件在粘结失效发展戛的阶段时发生了箍条！拉断、锚固破：坏恤琴考虑到这种情况的出现，在实际设计计算中，宜对碳纤维的设计强度加以限制，这可以通过限制碳纤维的极限应变来实现。从表i可见，除了几个早期碳纤维剥落的试件外，其它试件的碳纤维应变在破坏时都发展到了一定程度，对其进行统计分析，平均值=9085+X标准e=i66X，为了有一定的安全储备，取设计的碳纤维极限应变为= 8000X推荐在加固工程中使用中等强度的碳纤维材料，而且应当保证足够的锚固措施。

　　3结论本文在试验研究的基础上，对粘贴碳纤维片材加固后，试件由于胶层-昆凝土界面粘结失效引起的破坏形式进行了计算分析，认为界面粘结失效引发的破坏将导致碳纤维无法达到预期的极限应变，因此要对碳纤维的极限应变进行限制。本文建议在加固设计中优先选用中等强度的碳纤维，极限应变一般可取为8000X