1搭接锚固试验设计
1.1试验参数选取
同钢筋搭接一样，FRP筋的绑扎搭接接头传力，其本质是FRP筋在混凝土中的锚固。FRP筋的绑扎搭接接头是采用镀锌铁丝将两根筋并排搭接绑扎，而铁丝绑扎只是为了固定搭接筋，形成牢固的平面网架或空间骨架。两搭接筋之间应力的传递，实际是两根受力方向相反的搭接筋通过粘结将力传递给握裹层的混凝土。
参考已有的有关影响FRP筋与混凝土粘结性能因素研究，本试验考虑5个较为主要的影响因素进行研究分析，分别是：
①GFRP搭接长度；②混凝土保护层厚度；③混凝土抗拉强度；④配箍率；⑤GFRP筋直径。
1.2加载装置
本试验中特别制作反力架以施加对拉荷载。下图为反力架加载示意图。
2 试件的破坏形态分析
2.1 拔出破坏
试件发生拔出破坏一般有两种形式：一种是光面GFRP筋拔出或带肋GFRP筋肋被混凝土剪坏而拔出。光面GFRP筋与混凝土的粘结主要靠化学胶结力和摩擦力，而两者提供的粘结力都很小，所以此类GFRP筋与混凝土的粘结很差，所以较少应用于混凝土构件中。同时，由于国内目前GFRP筋生产工艺还不够完善，表面带肋GFRP筋工作性能不是很稳定，表面横肋易脱落或是抗剪较弱；另外一种是GFRP筋肋间混凝土被剪坏。试验中两种形式均有出现。
试验中发生拔出破坏的试件，GFRP筋从试件中拔出，混凝土表面没有出现任何肉眼可见的裂缝，筋的肋凸起明显磨损。相应在GFRP筋肋前有挤压形成的楔状堆积，GFRP筋与混凝土咬合齿亦磨损严重，混凝土孔壁上些许粉沫状混凝土覆盖，GFRP筋肋的轮廓因为纵向挤压擦痕的缘故已基本磨平。往往搭接长度大些的试件刚拔出时压力表显示读数并未立刻卸为0，试件还能承受较小残余荷载。
数据分析可以得出：GFRP筋直径较小，搭接长度较短，混凝土强度较高，保护层达到一定厚度的试件大多发生拔出破坏。
2.2劈裂破坏
劈裂破坏是因为GFRP筋肋与混凝土形成机械咬合，拉拔力在混凝土中产生环向拉应力所致，是GFRP筋周围混凝土纵向劈裂使GFRP筋被拔出的破坏形式，故其实质是周围混凝土的劈拉破坏，而不是GFRP筋的搭接锚固破坏，其最大破坏荷载小于GFRP筋与混凝土粘结破坏极限荷载。
发生劈裂破坏的配箍试件与无配箍试件有明显的不同之处，即在最后劈裂时，无配箍试件伴随一声“嘭”的巨响，裂缝贯通劈裂，裂缝宽度较大，表现为明显的脆性破坏。配箍试件劈裂基本无声响，试件表面细小裂缝从出现到延伸贯通历经几级加荷，达到峰值荷载时，压力表显示读数迅速下降接近0力且无法再次加上，混凝土表面裂缝宽度较无配箍试件破坏时小很多，表现出一定延性性质。
对试验数据分析可得，GFRP筋直径较大、保护层厚度较小或混凝土强度较低的试件大多发生劈裂破坏。
2.3筋拉断破坏
筋拉断破坏属于非粘结破坏，GFRP筋与混凝土的粘结很好，二者间几乎没有发生相对滑移，试件破坏是由于外荷载产生的拉应力超过了GFRP筋的抗拉强度，GFRP筋被拉断而破坏。由此可以看出，保护层达到一定厚度，直径较小、搭接长度较大的试件大多发生筋拉断破坏。
3搭接粘结强度影响因素分析
3.1搭接长度
分析不同搭接长度试件的GFRP筋与混凝土间的粘结强度变化可以看出，粘结强度随搭接长度的增加而降低。与变形钢筋与混凝土的粘结类似，GFRP筋与混凝土之间的粘结应力在整个搭接长度范围内分布不均匀，并且搭接长度越大，粘结应力的分布就越不均匀。当发生粘结破坏时，平均粘结应力与最大粘结应力值相差越远，从而造成GFRP筋与混凝土之间的平均粘结强度随搭接长度的增加而降低。
3.2保护层厚度
分析不同混凝土保护层厚度试件GFRP筋与混凝土间的粘结强度变化可看出，粘结强度随着混凝土保护层厚度的增大而提高。
混凝土保护层增大，加强了GFRP筋外围混凝土的抗劈裂能力，保护层达到一定厚度时，试件的破坏形态随之变化，非粘结破坏转变为粘结破坏，从而显著提高了试件的粘结强度。
3.3混凝土强度
分析不同混凝土强度的试件GFRP筋与混凝土间的粘结强度变化可看出，粘结强度随着混凝土强度的提高而提高。
分析粘结强度随混凝土强度增长而增长的原因：1）当试件发生拔出破坏时，GFRP筋的粘结强度主要取决于二者之间的机械咬合力，混凝土强度较低时，GFRP筋肋间的混凝土易被压碎；而混凝土强度较高时，GFRP筋肋剪切强度低于混凝土的抗压强度，GFRP筋肋被剪坏。2）试件发生劈裂破坏时，随混凝土强度的增大，混凝土的抗劈拉强度提高，对应试件破坏荷载增大，粘结强度提高。
3.4配箍率
分析不同配箍率试件GFRP筋与混凝土间的粘结强度变化可以看出，虽然配箍率对粘结强度影响不大，但配箍试件试验结果离散性小，且破坏表现出一定延性。搭接长度不很大时，配箍率的增大，改善了试件受力不均匀性，限制裂缝开展，加强了GFRP筋外围混凝土的抗劈裂能力。
3.5 GFRP筋直径
分析不同筋直径试件GFRP筋与混凝土间的粘结强度变化可以看出，粘结强度随GFRP筋直径的增加而降低。
分析其原因：（1）GFRP筋表面的变形大于其横截面中心的变形，这会导致GFRP筋横截面的正应力分布不均匀，即剪切滞后现象。直径越大，横截面面积越大，筋截面正应力分布越不均匀，剪切滞后现象就越明显，GFRP筋与混凝土的粘结强度也就会越低；（2）GFRP筋直径越大，包裹在筋表面的混凝土泌水越严重，筋表面产生的空隙越大，FRP筋与混凝土之间的接触面积减小，造成GFRP筋与混凝土之间的粘结强度降低。（3）当搭接长度一定时，粘结面积与FRP筋周长成正比，极限拉力与筋截面积成正比，GFRP筋周长与截面积比值(4/d)反应了相对粘结面积。GFRP直径越大，相对粘结面积越小，粘结强度越小。
参考文献
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