由于寒冷地区混凝土结构受到盐害的侵蚀、遭遇地震灾害后结构需要修复以及长期使用后结 构产生老化等原因，使FRP(Fiber Reinforced Polymer或Fiber Reinforced Plastics纤维 增强聚合物)加固混凝土结构和FRP管混凝土组合结构的研究和应用得到了高度的重视。本文是 结合国家标准《高性能纤维复合材料应用技术规范》和上海市教委重点学科研究项目——“复合材 料应用于基础设施工程的若干关键力学问题研究”中子课题一：“FRP管约束混凝土”开展的一项 科研工作。主要研究内容分两部分，第一部分为FRP加固混凝土结构的基本性能研究，第二部分 为混杂FRP管混凝土组合结构研究。第一部分工作的主要目的是研究FRP与混凝土在不同受力状 态下的基本力学行为，为后继FRP管混凝土组合结构研究作准备。第一部分的主要工作如下： (1)进行了三根梁五种工况下FRP抗弯加固钢筋混凝土梁试验。试件采用外伸梁模拟连续梁， 以便研究支座处同时存在较大弯矩和剪力的应力状态。研究了二次受力、FRP不同加固方式及破 坏后加固对钢筋混凝土外伸梁力学性能的影响，得到了荷载-挠度曲线、弯矩-曲率曲线、荷载- 纤维应变曲线等，并编制了计算机程序进行了理论分析和对比。 (2)完成采用平衡型沿主应力方向铺设的GFRP(glass fiber reinforced polymer)编织 布抗剪加固钢筋混凝土梁试验。试验梁分简支梁和外伸梁两种系列共六根。外伸梁可模拟连续梁 存在反弯点时出现多条斜裂缝的应力状态。研究了抗剪加固的破坏模式、斜裂缝分布规律和特征、 GFRP用量对斜截面抗裂承载力和极限承载力的影响。此外运用基于桁架模型的斜截面计算公式进 行了理论计算对比。为了避免剪切剥离破坏，设计了实用的防止抗剪剥离的锚固方法。 (3)设计了T型自平衡双剪粘结试验模型，进行了直剪粘结试验和弯折粘结试验，研究了粘 结应力分布规律和有效粘结长度的取值，得到了两种受力情况下的有效应力数值。对外伸梁负弯 矩区延伸长度范围内GFRP粘结应力作了测试，得到了该长度范围内粘结应力的分布曲线，探讨了 粘结应力的特点。 第二部分是本文的研究重点。FRP管混凝土组合结构无论在材料性能还是在受力特点方面都 有其他结构不可比拟的优势。由于对这种新颖结构缺乏试验和理论研究，因此本文进行了FRP管 混凝土组合结构的基本力学性能研究，主要内容如下： (1)通过8个试件的轴压试验，对FRP管约束混凝土本构关系进行了研究，试件受力状态分 为FRP壳体受力和不受力两种，试验得到了应力-纵向应变曲线、应力-环向应变曲线等。经过对 试验数据的分析和回归，指出了已有FRP管约束混凝土本构Lam-Teng模型的不足，提出了修正 Lam-Teng本构模型，编制了计算程序，进行了参数分析。经过试验数据与理论计算的比较，证明 所提出的本构模型具有较高的精度。 (2)进行了混杂CFRP(carbon fiber reinforced polymer)/GFRP管混凝土和GFRP管混凝土 组合结构的试验，共计5根梁抗弯试验，9根柱轴压和偏压试验。试验得到了荷载-挠度曲线、弯 矩-曲率曲线、荷载-钢筋应变曲线、荷载-纤维应变曲线及弯矩-轴力相关曲线。理论上作了一维 非线性数值模拟。一维非线性数值模拟中考虑了材料非线性和几何非线性，受压应力-应变关系采 用了FRP管约束混凝土本构模型，采用经典层板理论，编制了FRP管混凝土组合结构压弯构件荷 载-挠度全过程计算程序，分析了轴压比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、FRP铺层角度 对弯矩-曲率关系的影响，得到了不同FRP配置率时的弯矩-轴力相关曲线。探讨了轴压比、长细 比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、FRP铺层角度对FRP管混凝土压弯构件荷载-侧向位 移曲线的影响。 (3)参加了《高性能纤维复合材料应用技术规范》编制工作，负责编写了《高性能纤维复合材 料应用技术规范》建议稿中《FRP管混凝土组合结构》章节的正文内容及相应的条文说明。这部分内 容是在本文第8章《FRP管混凝土组合结构实用设计方法》研究成果的基础上，参考国内外研究资 料编写而成的。 [关键词]FRP管混凝土，约束混凝土，本构模型，压弯，抗弯，抗剪，±45°铺层，加固，粘结