钢筋套筒灌浆连接通过钢筋、灌浆料、钢套筒的相互粘结将荷载从一端钢筋传递到另一端钢筋。在拉力作用下，由于钢筋“锥楔”作用产生的灌浆料径向膨胀变形受到套筒的约束，使灌浆料处于有效侧向约束状态，与钢筋的粘结强度显著提高，钢筋锚固长度从而大幅度减小。

在拉力作用下，由于钢筋的锥楔作用，灌浆料产生径向位移，从而在灌浆料径向产生压应力，环向产生拉应力，当环向拉应力超过灌浆料的抗拉强度时，即在钢筋与灌浆料界面处出现劈裂裂缝。同时，灌浆料的径向位移及劈裂膨胀在灌浆料和套筒界面处产生约束应力fn，在灌浆料内部产生压应力σg，在套筒环向产生拉应力σs，如图2-40所示。

图2-40　灌浆套筒约束示意图

然而GDPS套筒并未表现出上文所述环向拉应力，造成这一现象的原因是由于套筒内腔结构的影响。尽管钢筋套筒灌浆连接均是利用套筒的约束作用提高钢筋的粘结强度，但套筒内腔结构的不同会影响套筒的约束效果及约束机理，对应的套筒应变分布规律也有显著差异。对于GDPS套筒，其内腔结构可分为三段，即两端变形段和中部光滑段。套筒应变测量结果表明：光滑段轴向应变为拉应变，变形段主要为压应变，在中部第一道环肋处轴向应变发生突变；套筒环向全长主要表现为压应变。造成这一独特应变规律的原因如下：

（1）GDPS套筒在两端布有多道环状凹槽和凸肋，在拉力作用下套筒与灌浆料的相互作用造成套筒内壁环肋处存在较大的挤压力，如图2-41（a）所示。造成凹槽间的筒壁处于局部径向弯曲状态，套筒轴向应力沿径向不均匀分布，外表面受压，内表面受拉2-41（b）。

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图2-41　GDPS套筒内壁与灌浆料的相互作用

（2）套筒变形段环肋与灌浆料的挤压作用在阻止灌浆料跟随钢筋滑移的同时，其径向分力对灌浆料产生约束，并且该约束在加载初期即随着套筒与灌浆料的相互作用而出现，承担了套筒变形段灌浆料的大部分膨胀变形，从而造成凹槽间的筒壁环向应变始终以压应变为主。

（3）对于套筒光滑段，在拉力荷载作用下，套筒的桥连作用使套筒中部产生轴向拉应变。

（4）试件破坏过程及形态表明，灌浆料的劈裂首先在套筒端部出现，从钢筋加载端向自由端（套筒中部）逐渐出现和延伸，因此光滑段内的灌浆料劈裂膨胀相对较小。根据弹性力学理论[式（2-5），式中εθ为环向应变，σθ为环向应力，σr为径向应力，σz为轴向应力，νs为泊松比]，当套筒因灌浆料劈裂膨胀造成的环向拉应变小于因泊松效应（套筒在拉力作用下沿轴向伸长）产生的环向压应变时，则最终的应变为压应变。

综上所述，套筒光滑段的约束作用相对滞后，应变的大小取决于灌浆料膨胀变形的大小。若将GDPS套筒环肋数量减少至两端各一道，则形成类似于Einea等采用的套筒，此时灌浆料将会产生显著的劈裂膨胀变形，钢筋滑移量增加；套筒变形段的约束则与Ling等试验采用的锥形套筒类似，在加载初期即随着灌浆料与套筒间的相对滑移而出现，类似于主动约束。同时，由于套筒中部拉应力较大，靠近套筒中部的肋环处往往成为薄弱部位，套筒易在该位置被拉断。因此，可以推断套筒环肋的数量及分布对GDPS套筒的约束效果有重要影响，进而影响连接钢筋的粘结性能。