1.弯曲元件修复

钢制受弯构件的修复通常是将单向碳纤维板直接粘贴在受拉翼缘底部。当受弯构件受力时，碳纤维与受拉翼缘共同承受拉力，提高梁的承载能力。碳纤维适用于各种形式的钢梁加固，包括工字型截面钢梁、矩形截面钢梁、钢板梁、钢-混凝土组合梁等。试验表明，采用碳纤维加固后，梁的抗弯承载力得到了提高。提高的程度与纤维的附着量、纤维的弹性模量、钢材的弹性模量、钢材的屈服强度等因素有关。碳纤维虽然强度高，弹性模量与钢相似。当整体结构达到屈服载荷时，碳纤维材料的强度仅为200MPa左右，与碳纤维的可用强度相差甚远，其高强优势未能充分发挥其对钢结构的强化作用.

对于损坏的钢梁，粘结碳纤维加固修复不仅可以恢复其失去的刚度、承载力，提高其疲劳性能，而且可以保护钢结构，起到加固和防腐双重作用。粘贴单向碳纤维时，将碳纤维粘贴在损伤部位表面，使一部分载荷通过粘接层转移到碳纤维上，可以降低钢结构损伤部位的公称应力. 降低裂纹扩展速度或阻止裂纹扩展，从而延长结构的使用寿命。研究表明，有损伤缺陷的钢梁用高弹性模量的碳纤维板加固后，刚度基本可以恢复到钢梁刚度的90%以上，而不会损坏。极限承载力的增加随钢筋和破坏量的增加而变化。

2、拉（压）部件的修理

粘碳纤维增强对提高钢结构受拉（受压）承载力有很好的效果。碳纤维增强空心管柱的试验研究表明，沿方管圆周方向粘贴碳纤维布的加固效果远优于纵向，极限承载力提高18%。纵向用碳纤维增强时，破坏形式为单向碳纤维布与钢结构的剥离破坏。采用环碳纤维加固时，不会发生单向碳纤维布与钢结构之间的剥离和碳纤维布断裂，钢柱最终会发生局部屈曲破坏。碳纤维布增强钢板单轴拉伸试验表明，采用单向碳纤维布的试件的屈服强度和极限载荷有了很大的提高，屈服载荷的增加随着粘结面积的增加而增加。此外，加入了碳纤维布断裂的极限状态来表征试件的失效。

3、钢管内压修复

由于钢管管线经常暴露在高温、高压和恶劣的工作条件下，并充满易燃、易爆、有毒、腐蚀性等介质，一旦管道泄漏和爆炸，将带来可怕的后果，因此确保了管道的安全具有重要的现实意义。钢管线采用碳纤维缠绕增强。在内压作用下，管壁主要承受环向应力，钢管丝膨胀。径向变形受外绕碳纤维约束，使碳纤维与钢管共同受力，减少了管壁的周向应力，提高了管道承受内压的能力。然而，

4、钢结构疲劳修复

疲劳破坏的主要特征是破坏应力低于静应力强度。它是起重机梁、桥梁等工程结构在重复荷载作用下的主要失效模式之一。调查统计结果表明，实际工程中的钢构件一般需要较高的循环次数，50年的应力循环次数接近1000万次。构件采用碳纤维增强后，在交变载荷作用下，承载能力提高，应力幅值减小，间接提高了构件的疲劳强度和疲劳寿命。研究表明，FRP加固后，疲劳损伤钢结构的剩余疲劳寿命成倍增加，加固效果十分明显。对于焊接组件，碳纤维在焊趾处承担部分应力，焊趾处钢材应力显着降低，导致钢材焊趾处应力集中系数降低，提高焊趾附近疲劳性能钢构件的。碳纤维增强后，应力循环超过50万次的钢结构试件疲劳强度远高于原焊缝，200万次循环疲劳强度97%保证率可达100.BMPa。因此，利用碳纤维糊技术提高钢构件的疲劳性能具有很强的工程应用意义。从而降低了钢焊趾处的应力集中系数，提高了钢构件焊趾附近的疲劳性能。碳纤维增强后，应力循环超过50万次的钢结构试件疲劳强度远高于原焊缝，200万次循环疲劳强度97%保证率可达100.BMPa。因此，利用碳纤维糊技术提高钢构件的疲劳性能具有很强的工程应用意义。从而降低了钢焊趾处的应力集中系数，提高了钢构件焊趾附近的疲劳性能。碳纤维增强后，应力循环超过50万次的钢结构试件疲劳强度远高于原焊缝，200万次循环疲劳强度97%保证率可达100.BMPa。因此，利用碳纤维糊技术提高钢构件的疲劳性能具有很强的工程应用意义。000次循环远高于原焊缝，200万次循环疲劳强度97%保证率可达100.BMPa。因此，利用碳纤维糊技术提高钢构件的疲劳性能具有很强的工程应用意义。000次循环远高于原焊缝，200万次循环疲劳强度97%保证率可达100.BMPa。因此，利用碳纤维糊技术提高钢构件的疲劳性能具有很强的工程应用意义。

5、预应力碳纤维增强

钢结构加固采用普通表面粘接方法。由于弹性模量接近钢材，在正常使用情况下，碳纤维的强度没有得到充分利用，在正常使用过程中加固对性能提升无明显影响。将碳纤维板预应力后，再粘贴在梁的受拉面上进行加固，可有效解决上述问题。此外，采用预应力拉拔工具进行两端可靠锚固，也可以防止碳纤维板和钢梁出现过早剥离失效。因此，预应力碳纤维加固在钢结构加固中具有良好的应用前景。然而，

单向碳纤维板加强钢结构的影响因素

当整体结构达到屈服载荷时，如果碳纤维的弹性模量不高，则应力与碳纤维的可用强度相差甚远。只有当钢材屈服时，单向碳纤维才能传递更大的载荷，无法发挥其高强度特性。为了达到加固效果，需要大量的碳纤维。因此，为增加结构刚度，提高结构疲劳性能，应选用高弹性模量的材料。此外，单向碳纤维板的厚度越大，加固效果越好，但界面剪应力越大，应力集中越严重。

The glue layer serves as a load transfer medium between the steel structure and the unidirectional carbon fiber. The performance and thickness of the glue layer have a great influence on the reinforcement effect and the utilization rate of carbon fiber. For the reinforcement effect, the greater the shear modulus of the adhesive layer, the smaller the thickness of the adhesive layer, and the better the reinforcement effect. For the degree of stress concentration, the greater the thickness of the adhesive layer, the more serious the stress concentration of the reinforced component. The greater the shear modulus of the adhesive layer, the smaller the thickness of the adhesive layer, which will increase the degumming range of the adhesive layer and affect the reinforcement effect. Studies have shown that the thickness of the adhesive layer is preferably between 0.05 and 0.3 mm.

为了降低碳纤维片端部界面的剪切应力和剥离应力，

为避免该区域的胶层和界面过早损坏，可采取以下措施：

1、碳纤维片端部形成一定量的溢胶，减少端部剥离应力；

2、使用碳纤维板时，将板端切成45°斜角；

3.用碳纤维布条包裹铀或机械锚定单向碳纤维片的端部区域

单向碳纤维板加强钢结构技术展望

单向碳纤维板加固钢结构可以在避免传统加固方法缺陷的基础上，提高原有结构的刚度和承载力。特别是可以显着提高疲劳损伤钢结构的疲劳寿命，延缓疲劳裂纹的扩展。因此，单向碳纤维板加固钢结构是一种很有发展前景的加固方法，将在实际工程中得到广泛应用。