纤维增强复合材料(FRP)因其轻质、高强等特点在各领域得到推广及应用,随着材料科学的发展,学科间交融的不断加强,将抗拉性能良好的纤维增强复合材料(FRP)型材作为主要承力构件应用到桁架结构中能凸显纤维增强复合材料比强度高、比刚度大的特点,实现对材料的充分利用。本文基于国家自然科学基金项目“FRP—混凝土组合箱型截面双层交通结构体系受力机理及设计方法研究(项目编号:51578236)”开展研究。将FRP型材作为主要承力构件应用到工程中需要解决两类关键问题:其一,FRP型材间的连接问题;其二,FRP材料各向异性的缺陷。为探讨这两类问题的解决方案,本文试探性地将钢材与FRP型材组合成桁架结构,设计了两榀钢—FRP组合平面桁架,在FRP圆管和钢管端部使用特定的连接方式安装可用于杆件间组装的连接件,通过金属球节点将装有连接件的FRP圆管和钢管进行组装,实现钢—FRP组合平面桁架的制作,之后对两榀桁架进行力学性能试验,探究钢材与FRP型材组合的可行性;同时对三种不同节点连接形式的FRP杆件进行拉拔试验,探究一种更有效的FRP型材节点连接方式,主要研究内容如下:(1)对长4m、高1m的梯形钢—FRP组合平面桁架进行静载试验,探究钢-FRP组合平面桁架节点可靠性、变形协调能力及整体力学性能。从试验结果可知:变波纹楔形预紧齿混合连接件及内外双套管连接件均能有效地传递荷载;钢—FRP组合平面桁架在跨中竖向集中荷载作用下各杆件间实测应变的比值关系与理论计算得到的内力系数的比值关系吻合良好,现有桁架计算理论能适用于钢—FRP组合桁架,将FRP型材与钢材组合成桁架结构具有可行性。(2)为进一步验证胶—栓—变波纹楔形预紧齿混合连接件的可靠性和FRP组合桁架整体的协调变形能力,充分利用现有杆件,在原有梯形桁架的基础上减少桁架节点及杆件的数量,组装一榀2m长、1m高的三角形钢—FRP组合桁架并进行静力试验,将两榀节点及杆件数目不同的钢—FRP组合平面桁架的试验结果进行对比分析。(3)对由胶接、胶—栓连接、胶—栓—变波纹楔形预紧齿混合连接三种不同连接形式连接的FRP管进行拉拔试验,试验结果表明:对拉挤型FRP圆管进行节点连接设计时,应尽量避免使用螺栓连接;对于薄壁FRP拉挤圆管(壁厚小于4mm),使用内外双套管胶接连接能很好的发挥FRP管的抗拉强度,管材利用率最大能达到80%,胶—栓—变波纹楔形预紧齿混合连接试件在破坏时表现出一定的延性,破坏形态相对其他两种连接形式更理想,但这种混合连接形式中的变波纹楔形预紧齿对FRP管施加预紧力时受多种因素影响,对FRP管的挤压程度不好掌控,有待进一步改进。