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本文对一种新型组合截面柱——FRP(Fiber Reinforced Polymer)-混凝土-高强钢实心双管柱(Double-Tube Concrete Column with an FRP External Tube and a High-Strength Steel Internal Tube,简称DTCC)进行了较为系统的试验研究和理论分析。该新型组合柱由外FRP预制管、内高强钢管(HSS)和填充的实心混凝土组成。FRP对内填混凝土及高强钢管提供约束,提高了组合截面柱的承载能力。高强钢管受到约束能够更好地发挥自身的高强优势,同时为其内部混凝土提供一定约束。三种材料的协同作用使得DTCC具有承载力高、延性好等显著特点。基于对目前常用的FRP材性试验方法优势和不足的分析,综合考虑试验测量精度和操作简便性,本文提出了一种新型FRP管环向弹性特性的试验测定方法——FRP弧形试件拉伸法,通过试验研究验证了该方法测量FRP管环向弹性模量和泊松比的适用性和鲁棒性。进行了 8根DTCC短柱和2根高强钢管混凝土短柱的单调轴压试验。试验结果表明,单调轴压下DTCC试件的轴力-应变曲线表现为双线性上升、无下降段,破坏模式表现为FRP管的环向断裂;FRP-混凝土-高强钢实心双管柱有效抑制了高强钢管的局部屈曲,可充分发挥高强钢材的高强特性;FRP外管和内钢管共同为混凝土提供了侧向约束,提高了混凝土的承载力;高强钢管牺牲少量轴向承载力,但同时混凝土截面的承载力得到极大提高,不同材料的协同作用总体上提高了 DTCC试件的承载力。基于钢材的塑性增量理论和混凝土的路径无关假设对2根高强钢管混凝土柱的试验结果进行了分析计算,验证了高强钢管和混凝土模拟的准确性。根据单调轴压DTCC试验结果深入探讨了这一新型组合截面柱的膨胀特性,基于试验结果和考虑混凝土不均匀约束的有限元分析,提出了单调轴压作用下FRP-混凝土-高强钢实心双管柱的分析模型。该分析模型主要包括考虑混凝土强度和混凝土环内外径之比的膨胀公式、基于塑性增量理论的高强钢管两向应力-应变关系和基于路径无关假设的被动约束混凝土模型。进行了 10根DTCC短柱的循环轴压试验。试验中采用了完全卸载/再加载、部分卸载/再加载和卸载/再部分加载等不同加载方案。试验结果表明,循环轴压DTCC试件的破坏形式与单调轴压试件相似,均为试件中部FRP管的环向拉伸断裂造成的破坏;循环轴压DTCC试件具有良好的强度和延性,其轴力-应变曲线的包络线表现出与单调轴压DTCC相同的单调递增双线性关系;第3章提出的单调轴压模型能够很好地模拟该包络线。采用两种模型计算了循环轴压DTCC试件中高强钢管的包辛格效应;比较了5种常见的循环轴压混凝土模型,模拟了循环轴压DTCC试件中混凝土的包络线卸载/再加载循环曲线,并探究了加载历史对循环轴压DTCC中混凝土的塑性应变和应力损伤累积效应规律的影响。进行了 10根DTCC柱的偏压试验。试验结果表明,偏压荷载下的DTCC试件具有良好的轴向变形和侧向挠曲能力,最终破坏表现为弯曲破坏;随着偏心距和长细比的增加,DTCC试件的轴力-应变曲线出现下降段,但轴力在峰值荷载后的降幅很小,同时侧向变形仍有较大发展空间,说明DTCC试件在偏压荷载下具有良好的延性和耗能能力;偏压DTCC试件中FRP外管提供约束的能力弱于轴压试件。以Lam和Teng的混凝土应力-应变设计模型为出发点,根据试验结果,分析了偏心距、轴力水平和长细比等参数对偏压DTCC试件受力性能的影响,进而对Lam-Teng模型进行了修正。基于该修正模型,采用截面纤维分析方法对DTCC偏压试件进行模拟,与试验结果的比较表明,修正模型能够较好地模拟偏压DTCC试件的承载力和侧向变形行为。