【摘 要】
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纤维增强复合材料（Fiber-Reinforced Polymer,FRP）由于其具有比强度高、比模量大、耐腐蚀性强的优点,受到了研究者越来越广泛地关注。FRP-混凝土-钢双壁空心管柱作为一种新型的组合结构,充分发挥了钢管、混凝土、FRP三者的优势。目前,国内外研究者已对FRP-混凝土-钢双壁空心管柱的轴压、偏压、抗震等性能进行了大量研究,该组合结构均表现出优秀的力学性能。但对该组合柱的研究主要集
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51778102和51978126）; 国家重点研发计划项目（2017YFC0703000）
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纤维增强复合材料（Fiber-Reinforced Polymer,FRP）由于其具有比强度高、比模量大、耐腐蚀性强的优点,受到了研究者越来越广泛地关注。FRP-混凝土-钢双壁空心管柱作为一种新型的组合结构,充分发挥了钢管、混凝土、FRP三者的优势。目前,国内外研究者已对FRP-混凝土-钢双壁空心管柱的轴压、偏压、抗震等性能进行了大量研究,该组合结构均表现出优秀的力学性能。但对该组合柱的研究主要集中在圆形、方形截面,对椭圆形FRP-混凝土-钢双壁空心管柱的相关研究较少。椭圆形截面作为矩形截面的优化,能有效改善应力集中现象;同时在强风和水流冲击环境下能表现出优异的力学性能。为促进该类组合柱的工程应用,本文对椭圆形双壁空心管柱的轴压性能和抗震性能进行深入研究,主要内容如下:（1）基于本课题组提出的椭圆形双壁空心管柱轴压模型,建立了椭圆形双壁空心管短柱轴压承载力计算公式;基于OpenSees有限元分析软件对双壁空心管中长柱轴压试验进行了模拟验证,并进一步探讨了混凝土强度、钢管厚度、FRP种类、椭圆长短轴比等参数对椭圆形双壁空心管柱φ-λ曲线的影响规律;通过对有限元模拟结果的回归分析,建立了能够计算椭圆形双壁空心管柱绕短轴、长轴失稳的稳定系数计算公式,能够用于计算椭圆形双壁空心管中长柱及细长柱的轴压稳定承载力。（2）基于OpenSees有限元模拟软件,实现了对椭圆形双壁空心管柱拟静力试验的精确性模拟;在此基础上,对组合柱进行了单调水平荷载及往复水平荷载作用下的力学性能分析,研究了钢管径厚比、FRP厚度、轴压比、空心率等参数对椭圆形双壁空心管柱承载力、延性、耗能能力等力学性能的影响规律。结果表明:椭圆形双壁空心管柱承载能力及耗能能力受各参数影响显著;混凝土强度、轴压比、空心率是影响构件延性的主要因素。（3）基于经过验证的有限元模型,对椭圆形双壁空心管柱进行了不同工况下的Pushover参数分析,研究了FRP厚度、剪跨比、空心率、椭圆长短轴比等参数对组合柱承载力、骨架曲线刚度的影响规律,确定了组合柱在不同卸载位移下的加卸载规则,提出了可用于指导椭圆形双壁空心管柱设计的荷载-位移恢复力模型,所提模型能够较精确地预测椭圆形双壁空心管柱在低周反复荷载作用下的荷载-位移曲线。
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