CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱力学性能与设计方法研究

CFRP-confined partially encased composite columns is a new type of composite,which has high bearing capacity, good corrosion resistance, good seismic performance, construction convenient, cost reduction, etc., has significant economic benefits and social benefits, and therefore it has broad application prospects. The project take CFRP-confined partially encased composite columns as research object, through experimental research, numerical simulation and theoretical analysis, studying the bond slip distribution principle between CFRP-confined steel and encased concrete, studying the bearing capacity, deformation performance and seismic performance，revealing the internal force distribution, deformation characteristics, failure mechanism and hysteretic behavior, analyzing parameters effect on mechanical properties of CFRP-confined partially encased composite columns，establishing the computational design theory. The results can enrich the computation theory of steel and concrete composite structures and guide for designing this structure, so it has important theoretical significance and engineering application value.

CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱是本项目新提出的一种组合柱，具有承载能力高、抗震及防腐性能好、施工方便、降低造价等优点，具有显著的经济效益、社会效益，因此具有广阔的应用前景。项目以CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱为研究对象，运用试验研究、数值模拟和理论分析等手段对其进行系统深入研究，研究受CFRP约束的型钢与包裹混凝土之间的粘结滑移分布规律，建立粘结滑移本构方程，研究CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱的承载能力、变形性能和抗震性能，揭示CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱内力分布规律、变形特点、破坏机制和滞回特性；利用数值模拟手段，分析各变化参数对CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱受力性能的影响，并综合试验及数值模拟结果，建立其设计计算理论。项目研究成果对丰富钢与混凝土组合结构计算理论具有重要的理论意义和工程应用价值。

本项目针对型钢部分包裹混凝土柱的不足，提出了CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱这种新型组合柱，并对其力学性能和设计方法进行了系统研究。完成了CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱的推出试验，揭示了CFRP约束下型钢与部分包裹混凝土界面之间的粘结滑移机理，建立了CFRP约束型钢部分包裹混凝土粘结—滑移本构方程、粘结强度计算公式；完成了CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱轴心受压、偏心受压力学性能试验，研究了CFRP包裹层数、CFRP包裹方式、配钢率、混凝土强度、长细比等参数对CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱静力性能的影响，并在试验研究和大量的数值模拟计算的基础上，建立了CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱轴心受压承载力计算公式、短期刚度计算公式、偏心受压承载力计算公式。完成了CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱低周反复加载试验，分析了轴压比、CFRP约束方式、CFRP约束层数、混凝土强度及配钢率对CFRP约束型钢部分包裹混凝土柱抗震性能的影响，建立了滞回模型，提出了设计建议。所得研究成果对丰富钢与混凝土组合结构计算理论具有重要的理论意义和工程应用价值。