FRP-混凝土-钢双壁空心柱内填混凝土应力-应变关系及其抗震性能研究

钢筋锈蚀是导致混凝土结构性能劣化的主要原因，而结构在地震下的安全性也是我国面临的一个重要问题。本项目的研究对象为一种新型组合构件，即FRP-混凝土-钢双壁空心柱；该柱由FRP外管、钢内管和两管之间的填充混凝土构成，其最为突出的两个优点为优越的耐腐蚀性能和优越的抗震性能。在现有研究的基础上，本项目将就该新型柱内填混凝土应力-应变关系及其抗震性能开展研究，项目的内容包括内外均为圆管的圆柱和内管为圆管外管为方管的方柱，并涵盖普通强度混凝土以及高强混凝土，以澄清混凝土强度的影响。本项目将采用三维有限元分析和试验相结合的方法，建立单调及循环轴压下该新型柱中内填混凝土的应力-应变关系模型；在该应力-应变关系模型的基础上，建立基于纤维梁单元的理论模型，并结合往复荷载试验深入研究该新型柱的抗震性能。本项目的研究将为该新型柱在实际工程中的应用提供重要的理论依据。

钢筋锈蚀是导致混凝土结构性能劣化的主要原因，而结构在地震下的安全性也是我国面临的一个重要问题。本项目的研究对象为一种新型组合构件，即FRP-混凝土-钢双壁空心柱；该柱由FRP 外管、钢内管和两管之间的填充混凝土构成，其最为突出的两个优点为优越的耐腐蚀性能和优越的抗震性能。本项目就该新型柱内填混凝土应力-应变关系及其抗震性能开展了广泛和深入的研究，项目的内容包括内外均为圆管的圆柱和内管为圆管外管为方管的方柱，并涵盖普通强度混凝土以及高强混凝土，以澄清混凝土强度的影响。..本项目所取得的主要进展包括:(1)进行了大量圆形双壁空心柱的单调轴压和循环轴压试验；以此试验结果为基础, 提出了一个应力-应变关系模型，以预测柱中约束混凝土在循环轴压下的性能，该模型能同时适用于普通和高强混凝土。（2）进行了一系列方形双壁空心柱的轴压和受弯试验；建立了一个准确的方形双壁空心柱的三维有限元模型；以试验结果和有限元模型为基础，提出了方形双壁空心柱内填混凝土的应力-应变关系模型。（3）进行了针对大尺寸双壁空心柱抗震性能的一系列侧向往复荷载试验；在开源软件平台OpenSees的理论框架下，基于本项目提出的约束混凝土应力-应变关系模型，建立了采用纤维梁单元的有限元模型。该模型能模拟双壁空心柱在模拟地震荷载下的性能。（4）根据研究过程中的新发现和想法，对FRP约束自密实混凝土的应力-应变性能进行了试验研究；对采用回收混凝土的FRP管构件进行了探索研究。本项目的主要成果已经发表在7篇期刊和会议论文中，其中包括3篇SCI期刊论文；另有3篇SCI期刊论文已投稿。