3.1.2.1　抗弯设计

受拉区外贴FRP加固的梁在荷载作用下的抗弯设计主要基于受压区混凝土的受压破坏、受拉区纤维的拉断以及其他几项提前破坏形式，而不像传统的钢筋混凝土梁以钢筋屈服为标准进行设计。高强FRP的极限强度都远高于钢筋的屈服强度（碳纤维抗拉强度在3000～4500MPa之间），而且在整个加载过程中都呈线弹性，直至被拉断。因此采用FRP加固后的梁，在钢筋屈服后其承载能力继续增加，最后导致脆性破坏。

总的设计原则是：

（1）必须由熟悉FRP材料及加固设计的工程师进行设计。

（2）设计中材料断面面积的大小应根据应力应变关系和拉区拉力的需要来确定，不能根据等量的钢筋断面面积来确定。

在设计中应考虑并尽量避免的几种提前破坏形式是：

（1）FRP粘结处混凝土基层的拉剪破坏（锚固破坏）。

（2）梁竖向裂缝导致的粘结剥离。

（3）梁的斜截面抗剪破坏。

为保证梁在破坏前有足够的延性及安全储备，规程建议：

（1）在混凝土受压破坏或FRP拉断之前，受拉钢筋应变值达到0.5%以上，可以认为梁具有足够的延性（满足ACI 318第二章关于钢筋混凝土受拉区控制截面的定义）。

（2）对于受压区控制截面，设计中的抗力系数应比拉区控制截面的小，建议两者分别为0.7和0.9。这个建议的目的是使安全储备和延性之间能相互转换，延性差的截面，其安全度应大一些，延性好的截面，安全度可以小一些。安全度小的截面则要求延性好，保证结构破坏前有所警告。

（3）可以通过合理的锚固设计来避免提前破坏的出现。FRP层数越多，它与混凝土基面的粘结应力越高。应验算FRP粘贴面积和粘结强度是否足够。

（4）极限抗力应主要由不考虑FRP贡献的部分承担，没有FRP的梁应能持续承受静载、部分活荷载及环境荷载，这是为了防止诸如火灾、意外破坏等造成意外倒塌。

（5）原则上按照ACI 318有关强度功能要求进行设计。工程师在设计时，当对材料、基面情况等不能确定时，应选择使用保守的强度折减系数。

3.1.2.2　抗剪设计(www.daowen.com)

FRP的抗剪作用可以根据通过假定裂缝方向上纤维的应力及面积来计算分析，在设计中应满足：

（1）计算FRP的作用时，FRP的受拉应变值应限制在0.4%以内，以保证此时混凝土的抗剪作用有效（啮合作用有效）并减小挠度变形。

（2）应对粘结应力进行细致分析，以保证该加固方法的有效性。

（3）对FRP条的间距进行限制，使其能保证抗剪的有效性。

（4）整个抗剪约束作用之和，即FRP对抗剪强度的提高部分与箍筋的作用之和应小于ACI 318中的有关规定。

3.1.2.3　抗压及延性的提高

（1）圆形及矩形截面的受压构件均可以采用外包FRP方法进行加强。FRP的约束作用可以显著提高混凝土的极限应变和极限强度。

（2）矩形截面的加强效果不如圆形截面的好，根据构件的几何尺寸、相关比率、钢筋的约束形式可以确定两者的有效性系数。

（3）FRP的应变应依据应变协调原理，根据轴向压力引起的径向压应变来计算。

（4）延性的提高来源于在混凝土受压破坏前压应变的提高能力。FRP外套也能防止纵向钢筋在受压时的屈曲。可以采用FRP箍来加强混凝土受压构件在地震时的塑性变形能力。

3.1.2.4　疲劳及徐变

（1）由于徐变破坏的潜在可能性，针对不同类型的FRP，应设计不同的持续应力限值。对GFRP（玻璃纤维）应使其持续应力不超过设计抗拉强度的30%；CFRP（碳纤维）为80%；AFRP（芳纶纤维）为70%。

（2）使用荷载作用下的最大应力应取持续应力下限值的45%。

（3）在循环荷载作用下，FRP材料的应力应按照持续应力标准加以限制，防止出现疲劳破坏。

特别指出的是，ACI－440F规程中的每项规定，都是在以往钢筋混凝土结构理论的基础上通过大量试验和理论分析形成的。所有这些概念及规定，反映了委员会成员对FRP材料应用于钢筋混凝土结构的理解，凝聚了日本、美国、加拿大以及欧洲的研究成果。