【摘 要】
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传统的钢筋混凝土结构在海洋环境下存在耐久性差、原材料（淡水、河砂、砾石）长距离运输成本高等问题,已成为制约岛礁工程建设的瓶颈。基于纤维增强塑料（Fiber Reinforce Polymer,简称FRP）和活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,简称RPC）这两种高性能材料,以及海水、海砂、珊瑚礁等岛礁资源,所提出的RPC管-海水海砂珊瑚骨料混凝土组合柱（Seawater
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51678228）"面向远洋岛礁工程的RPC-FRP预制管组合柱基本性能研究"
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传统的钢筋混凝土结构在海洋环境下存在耐久性差、原材料（淡水、河砂、砾石）长距离运输成本高等问题,已成为制约岛礁工程建设的瓶颈。基于纤维增强塑料（Fiber Reinforce Polymer,简称FRP）和活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,简称RPC）这两种高性能材料,以及海水、海砂、珊瑚礁等岛礁资源,所提出的RPC管-海水海砂珊瑚骨料混凝土组合柱（Seawater and sea sand-coral aggregates concrete filled RPC tube,简称SSCAs-RPCT组合柱）,将FRP筋和RPC超高的力学性能和耐久性,以及箍筋约束效应有效结合了起来,具有突出的抗压性能与耐久性能,且适于装配式施工,在岛礁工程建设中具有良好的应用前景。本文在SSCAs-RPCT组合柱的轴压性能研究的基础上,开展SSCAs-RPCT组合柱的抗震性能试验,完成了7个大尺寸SSCAs-RPCT组合柱和2个对比柱的低周反复荷载试验。试验参数包括FRP箍筋体积配箍率、FRP筋种类、内部SSCAs强度、海水海砂混凝土（SSC）填充段长度,分析了试验参数对SSCAs-RPCT组合柱的破坏形态、滞回性能、强度退化、刚度退化等的影响,并对于SSCAs-RPCT组合柱抗弯承载力计算方法进行了研究。基于试验结果,所得主要结论包括:（1）SSCAs-RPCT组合柱在低周反复荷载试验中表现出较典型的弯曲破坏,得益于RPC-FRP预制管中钢纤维的桥接,在组合柱达到极限荷载时RPC保护层未出现明显的剥落,与对比的FRP箍筋约束混凝土柱有明显区别,SSCAs-RPCT柱的峰值承载力和位移显著高于对比的FRP箍筋约束混凝土柱。（2）随着RPC预制管中箍筋体积配箍率的增加,组合柱的抗侧能力、延性明显提升,刚度退化、强度退化程度降低;同等约束程度下,相比CFRP筋,配置模量相对较低、极限应变较高的BFRP筋的SSCAs-RPCT柱,其抗震性能有所改善;内部填充高强度SSCAs,组合柱的初始刚度、抗侧能力和耗能性能有效提高,但延性有小幅度降低,综合来看,采用高强度SSCAs填充RPC管,其抗震性能可以接受。（3）采用普通粗骨料配置的SSC,填充在组合柱的塑性铰区域,可以有效提高SSCAs-RPCT柱的抗侧能力。当SCC的填充高度为1倍直径时,SSCAs-RPCT柱各项抗震性能提升幅度显著;当填充高度为2倍直径时,其抗侧能力与同参数RPC管-海水海砂混凝土组合柱基本接近。基于试验结果,建议采用在组合柱底部约直径高范围内采用SCC替换SSCAs填充RPC管。（4）在试验条件下,SSCAs-RPCT组合柱的极限塑性侧移率在0.020～0.026之间,满足GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中,结构柱在罕遇地震下应大于0.02的要求;在相同体积配箍率下,SSCAs-RPCT组合柱的延性低于配置钢筋的RPC管-混凝土组合柱与RPC管-海水海砂混凝土组合柱;基于截面分析,提出了SSCAs-RPCT柱抗弯承载力计算方法,计算结果与试验数据较为接近。
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