碳纤维复合材料通常由纤维和基体组成。碳纤维是一种用于加固混凝土结构的纤维复合材料。由于其重量轻、强度高、操作简单、容易粘贴、无腐蚀等优点，被广泛应用于各种形式构件的加固，如抗弯、抗剪、抗拉强度、抗震性能等。对于配筋率低或钢筋锈蚀严重的旧桥，加固效果尤为显著。同时，适用于混凝土桥墩的抗剪加固、抗震延性加固、地震损伤后的修复等。

材料要求

(1)普通碳纤维是由聚丙烯蜡或中间相沥青纤维经高温炭化而成。炭化程度是由弹性模撕裂、密度和电导率等性能决定的。碳纤维布的抗拉强度一般为3550 MPa，弹性模量为2.35x105MPa。该项目使用尺寸不超过24K的小丝束聚丙烯粉(聚丙烯腈基纤维)，也不使用大丝束纤维。

(2)粘结材料是将碳纤维布与混凝土表面粘结的材料，主要包括底漆、整平材料和浸渍树脂。粘结材料应具有足够的刚度和强度，以保证混凝土与碳纤维之间的剪力传递，同时应具有足够的韧性，以免因混凝土开裂而导致脆性粘结破坏。

(3)防护涂料应采用绝缘材料制成，涂料必须具有良好的防水、防火、抗老化、强附着力。

设计原则

(1)混凝土桥梁结构的自重在加固过程中不能完全卸载，必须考虑二次受力。混凝土桥梁结构尺寸大。由于在实验室条件下得出的经验公式不一定适用于桥梁结构的加固，因此必须对这些公式进行修正，如安全系数等。

(2)在计算配筋设计时，必须考虑所有的设计条件和荷载组合。计算过程包括承载力极限状态和正常使用极限状态的验算。在一般情况下，使用极限状态将控制钢筋的设计。在计算承载力的极限状态时，应考虑到可能发生的各种破坏模式。一般将失效模式分为两类，即粘贴碳纤维片后可以作为一个整体工作的结构和不能作为一个整体工作的构件。

(3)可使用极限状态的校核计算包括：应力极限以避免钢筋屈服、混凝土破坏或徐变过大和碳纤维断裂。变形限制开裂极限保证了结构的耐久性和粘结的完整性。

(4)碳纤维片材在受力时表现出线性弹性特性，其脆性与钢筋的延性明显不同。一方面，碳纤维片材不具有钢筋的延性，增强结构的延性受到限制；另一方面，由于碳纤维片材的延性不足，应力在构件中的再分布将受到限制。因此，在粘贴碳纤维片材的结构设计中，碳纤维片材不能简单地代替钢筋，必须考虑碳纤维片材的脆性。

(5)特殊设计条件应考虑碳纤维片材因撞击、人为损坏或火灾而脱落。

碳纤维布加固桥墩的方法及质量控制

(1)包装方法：通常用树脂浸渍单向碳纤维布或织物，然后将其粘贴在柱上。碳纤维布的纤维方向一般为柱的环向，碳纤维片材可分层。沿柱的高度，碳纤维片材粘贴方法包括：连续粘贴法、螺旋型区间粘贴法和环形区间粘贴法。

2)纤维缠绕法：与缠绕法相似，不同之处在于缠绕法采用碳纤维长丝代替碳纤维布或织物，使纤维长丝可由机器自动卷绕到柱上。采用这种方法可以有效地控制碳纤维的厚度、纤维方向和纤维体积比。

3)预制碳纤维板套筒法：预制套可制成半圆形或凹槽，也可制成带缺口的圆。此外，这种方法还可以改变柱的形状，碳纤维套也可以作为浇筑混凝土的模板。