CFRP钢管混凝土结构衍生于钢管混凝土的结构,指用碳纤维布缠绕黏贴于钢管混凝土外侧,形成以核心混凝土、钢管和CFRP为基础材料的组合结构,与传统钢管混凝土相比,由于CFRP的约束作用使结构具有更高的承载能力。综合钢管混凝土和CFRP的优点,此复合构件具有强度高、延性好、自重轻和抗锈蚀等优点。同时CFRP钢管约束混凝土良好的施工性能注定其在未来的工程应用上有着更广阔的前景。不同受荷载形式的结构力学影响差别巨大,就CFRP钢管混凝土柱体结构而言荷载多为两种形式,即(A式)轴压力由钢管和核心混凝土共同承担或(B式)仅作用于核心混凝土,关于前者的研究较多,本文重点讨论轴压荷载仅作用于核心混凝土(B式)的情况,因CFRP和钢管仅起到约束作用称之为"CFRP钢管约束混凝土"。在现有研究工作基础上本文分别以试验测试、理论分析和有限元数值模拟方法对CFRP钢管约束混凝土短柱的轴压力学性能进行深入研究。本文的主要研究内容如下:(1)本文做了 6组CFRP钢管约束混凝土短柱的B式轴压试验和2组A、B式轴压对比试验,每组3根试件,缠绕CFRP的层数分别为0、1、2层。观察24根试件并分析其破坏模态的异同,由短柱的材料参数、应变分析和荷载-轴向位移曲线分析了构件的破坏过程,研究了3种材料对轴向承载力提高系数和延性系数的影响。同时,通过A、B式对比试验分析了 B式加载方式的优势。(2)通过分析试验现象和破坏形态可知CFRP改善了核心混凝土中内力分布过程中的不稳定性,提高了试件的抗压能力和整体刚度。通过柱状图分析混凝土、钢管厚度和CFRP厚度对试件极限承载力的影响。以试验数据为基础,分别绘制CFRP钢管约束混凝土短柱在B式轴压加载方式下的承载力提高系数SI与径厚比D/t,钢管约束效应系数ls和CFRP约束效应系数lf的关系曲线和延性系数DI与ls和lf的关系曲线。分析曲线结果表明该结构承载力的提高主要取决于lf,而构件的延性同时受钢管和CFRP的双重影响。(3)通过对实验数据的线性归回和多元归回,得到构件承载力提高系数与套箍系数的关系模型,并通过模拟得出CFRP钢管约束混凝土短柱在不同混凝土强度条件下承载力的计算表达式;基于CFRP、钢管和核心混凝土在极限承载力时应力状态的合理假设,通过极限平衡法,推导出CFRP钢管约束混凝土短柱的B式轴压加载方式的极限承载力表达式。(4)为了弥补试验构件数量的不足,本文利用有限元软件ABAQUS对所有试验构件进行了模拟,分别对试件在受力过程中截面应力云图、环向位移、整体应力云图、材料参数和荷载-轴向位移曲线进行分析。