内置FRP约束混凝土的方钢管混凝土轴压承载力.pdf

第3 9 卷第2 期土木建筑与环境工程 V 0 1 3 9N o 2 2 0 1 7 年4 月 J o u r n a lo fC i v i l ，A r c h i t e c t u r a l E n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g A p r 2 0 1 7 d o i ：1 0 1 1 8 3 5 j i s s n 1 6 7 4 4 7 6 4 2 0 1 7 0 2 0 0 6 内置F R P 约束混凝土的方钢管 混凝土轴压承载力 陶毅1 ，张海镇1 ，史庆轩1 ，陈建飞 ( 1 西安建筑科技大学土木工程学院，西安7 1 0 0 5 5 ； 2 英国贝尔法斯特女王大学规划、建筑及土木工程学院，贝尔法斯特B T 95 A G ) 摘 要：钢管一混凝土一F R P 一混凝土( S C F C ) 组合柱是新近提出的一种新型组合柱形式。提出考虑 外钢管与F R P 的双重约束效果，采用双剪统一理论分析了S C F C 组合柱外钢管、外层混凝土、F R P 管以及内层混凝土的应力状态，根据静力平衡条件得到了S C F C 组合柱的轴压承载力计算公式，其 与试验结果能够较好吻合。分析了含钢率、F R P 与钢的相对配置率、F R P 径厚比以及F R P 管直径 对轴压承载力提高系数的影响，结果表明：随着含钢率的增加、F R P 与钢的相对配置率的提高以及 F R P 径厚比的减小，S C F C 组合柱轴压承载力提高系数都有一定程度提高；内F R P 管直径与外钢 管边长之比在0 6 5 0 7 5 之间时，轴压承载力增益效果较好。 关键词：组合柱；双剪统一强度理论；承栽力；应力 中图分类号：T U 3 9 8 9文献标志码：A 文章编号：1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 0 1 7 ) 0 2 0 0 4 3 0 7 B e a r i n gc a p a c i t yo fs t e e lt u b e - c o n c r e t e - F R P - 。c o n c r e t ec o m p o s i t ec o l u m n s a oY i1 ，Z h a n gH a i z h e n1 ，S h iQ i n g x u a n1 ，C h e nJ i a n f e i 2 ( 1 S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n g ，X i a nU n i v e r s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y ，X i a n7 1 0 0 5 5 ，P R C h i n a ； 2 S c h o o lo fP l a n n i n g ，A r c h i t e c t u r ea n dC i v i lE n g i n e e r i n g ，Q u e e n SU n i v e r s i t yB e l f a s t ，B e l f a s tB T 95 A G ，U K ) A b s t r a c t ：T h es e c t i o n a lf o r mo fs t e e l c o n c r e t e F R P c o n c r e t e ( S C F C ) c o l u m n ，a san o v e lc o m p o s i t ec o l u m n ， h a sas t e e lt u b ea st h eo u t e rl a y e ra n dac i r c u l a rF R Pt u b ea st h ei n n e rl a y e r ，a n dc o n c r e t ef i l l e db e t w e e n t h e s et w ol a y e r sa n dw i t h i nt h eF R Pt u b e C o n s i d e r i n gt h ec o n f i n e m e n t sf r o mb o t ho u t e rs t e e la n di n n e r F R Pl a y e r s ，t h et w i ns h e a ru n i f i e ds t r e n g t ht h e o r ya n df o r c ee q u i l i b r i u mc o n d i t i o na r eu t i l i z e dt od e v e l o pa n a n a l y t i c a lm o d e lo fb e a r i n gc a p a c i t yo fS C F Cc o l u m n T h ea c c u r a c yo ft h ep r o p o s e dm o d e li se v i d e n c e d t h r o u g hb e i n gc o m p a r e dw i t he x p e r i m e n t a ld a t a T h ep a r a m e t r i c a ls t u d yi sc o n d u c t e di no r d e rt oe v a l u a t e t h ec o n f i n e m e n t sa f f e c t e db yt h es e c t i o n a ls t e e lp r o p o r t i o n ，r a t i oo fF R Pt os t e e l ，r a t i oo fd i a m e t e rt o t h i c k n e s so fF R Pa n dF R Pd i a m e t e ri t s e l f T h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h eg r e a t e rs e c t i o n a ls t e e lp r o p o r t i o n ， t h el a r g e rr a t i oo fF R Pt os t e e l 。a n ds m a l l e rr a t i oo fd i a m e t e rt ot h i c k n e s so fF R Ph a v ep o s i t i v e 收稿日期：2 0 1 6 0 7 1 1 基金项目：国家自然科学基金( 5 1 4 0 8 4 7 8 ) ；陕西省自然科学基础研究计划( 2 0 1 4 J Q 2 5 0 2 4 ) ；陕西省教育厅专项科研计划 ( 1 4 K J l 4 3 7 ) 作者简介：陶毅( 1 9 8 2 一) ，男，副教授，博士，主要从事高性能建筑材料研究，( E - m a i l ) x a t a o y i f o x m a i l c o m 。 R e c e i v e d ：2 0 1 6 - 0 7 1 1 F o u n d a t i o ni t e m ：N a t i o n a lN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a ( N o 5 1 4 0 8 4 7 8 ) ；S c i e n c eF o u n d a t i o no fS h a a n x i ( N o 2 0 1 4 J Q 2 5 0 2 4 ) ；S c i e n c eF o u n d a t i o no fS h a a n x iD e p a r t m e n to fE d u c a t i o n ( N o 1 4 K J l 4 3 7 ) A u t h o rb r i e f ：T a oY i ( 1 9 8 2 一) ，a s s o c i a t ep r o f e s s o r ，P h D ，m a i nr e s e a r c hi n t e r e s t s ：a p p l i c a t i o no fh i g hp e r f o r m a n c e s t r u c t u r a lm a t e r i a l s ，( E - m a i l ) x a t a o y i f o x m a i l c o r n 万方数据 土木建筑与环境工程 第3 9 卷 c o n t r i b u t i o n so nt h ec o n f i n e m e n t so fS C F C T h er a t i oo fF R Pd i a m e t e rt os t e e ls i d el e n g t hl o c a t e sb e t w e e n 0 6 5 - 0 7 5c a n1 e a dt oab e t t e rc o n f i n e m e n t K e y w o r d s ：c o m p o s i t ec o l u m n ；t w i ns h e a ru n i f i e ds t r e n g t ht h e o r y ；b e a r i n gc a p a c i t y ；s t r e s s 随着建筑结构高度与跨度的不断增加，普通钢 筋混凝土难以达到结构所需的强度和刚度要求，钢、 纤维增强复合材料( F R P ) 与混凝土的组合应用理念 应运而生。目前，应用较为广泛的组合柱类型为：钢 管约束混凝土柱( C F S T ) E 1 - 2 、F R P 约束混凝土柱 ( c F F T ) E 3 - 5 3 、复合钢管混凝土柱u 。7 以及钢管一F R P 一混凝土组合柱等。内置F R P 约束混凝土的钢管混 凝土组合柱( S t e e l C o n c r e t e F R P C o n c r e t e C o l u m n ，简称S C F CC o l u m n ) 是新近提出的一种钢 管一F R P 一混凝土组合柱形式，即钢管混凝土柱内填 充F R P 约束混凝土。李帼昌等 8 。1 、冯鹏等口“、 C h e n g 等 1 2 1 较早地对这一组合柱进行了研究。这 些学者设计的组合柱截面形式为：外管选择方钢管， 内管选择F R P 圆管，两管间及F R P 内管填充混凝 土。S C F C 组合柱的制作方式有两种：一是先制作 并布置好内外两管，最后浇筑内外层混凝土；二是先 制作内层混凝土柱，再缠绕F R P 以施加约束，将约 束混凝土柱置于钢管中，最后浇筑夹层混凝土。内 外层混凝土宜采用细石混凝土或自密实混凝土，并 采用振动棒贴壁和插入振捣，以保证浇筑质量。此 外，F R P 管表面的凹凸和粗糙可不作处理，以保证 F R P 与内外层混凝土的粘结性能。传统的方钢管 混凝土组合柱通常由于混凝土侧向变形导致钢管发 生屈曲变形，从而削弱了方钢管对混凝土的约束作 用口3 | ，S C F C 中F R P 圆管对核心混凝土提供有效环 向约束，降低了核心混凝土的横向变形，由此降低了 对方钢管的侧压力，减缓了应力集中现象，从而提高 了约束效果，使得构件的承载能力有效提高。文献 E 8 基于统一理论提出了S C F C 的轴压承载力公式， 研究了试件的含钢率及C F R P 圆管与方钢管的相对 配置率对构件轴压承载力的影响。但目前对于 S C F C 受力机理的研究还比较少，笔者基于双剪统 一强度理论，考虑外钢管与内F R P 管对混凝土的双 重约束作用，对S C F C 的轴压承载力进行研究，根据 极限平衡原理得出轴压承载力计算公式，并且将计 算结果与实验数据进行对比，验证了轴压承载力计 算公式的准确性。 1 双剪统一强度理论 俞茂宏在双剪强度理论的基础上，考虑作用于 双剪单元体上的两个较大剪切应力及其面上的正应 力，建立了一种全新的考虑中主应力影响的适用于 各种不同材料的双剪统一强度理论，其数学表达 式为 0 “ 2 车等， F d 1 一熹( 幻2 + c r 3 ) 一盯。 ( 1 a ) 1TU 仃z 竿等， F 7 ( 仃1 + 纺2 ) 一a 0 - 3 一d 。 ( 1 b ) 式中：盯。、叮。和c r 3 分别为3 个主应力；a o t 0 “ 。为材 料的拉压强度比舰和d 。分别为材料的拉伸强度和 压缩强度；b 为反应中间主应力效应的材料参数，也 是反应不同强度理论的参数。 约束混凝土轴压承载力提高的原因在于混凝土 在受压时产生侧向变形，随着荷载的不断增加，核心 混凝土及夹层混凝土的侧向变形开始增大，而F R P 及钢管限制了混凝土的膨胀，由于变形协调而产生 了相互作用8 | 。李帼昌等8 1 及F e n g 等1 1 1 的试验研 究都表明，对于S C F C 组合柱而言，当构件进入弹塑 性阶段时，混凝土的侧向变形因为微裂缝发展而增 大，F R P 管处于环拉和径向受压的两向应力状态， 外钢管处于轴压、环拉和径向受压的三向应力状态， 内外的混凝土处于三向受压的应力状态。F R P 环 向拉力逐渐增大至F R P 断裂强度而退出工作，此 时，构件达到极限承载力，在此过程中，F R P 有效约 束了内层混凝土的变形。此后，钢管与混凝土发生 应力重分布，钢管由主要承担竖向力转为承担环向 力。同时，由于钢管、 昆凝土、F R P 管之间的相互作 用，导致随着含钢率的增加( 即钢管厚度的增加) ，钢 管的套箍作用增强，试件的承载力得到明显提升，也 证明了内层混凝土的约束作用来自于F R P 管及外 钢管两部分。因此，对于S C F C 而言：夹层混凝土受 到外钢管的约束力夕。，而内层混凝土的约束力由两 部分组成：一部分是F R P 管对其的约束力P 。和外 钢管传递过来的约束力户：。其受力模型如图1 所示。 万方数据 第2 期陶毅，等：内置F R P 约束混凝土的方钢管混凝土轴压承载力 ( a ) 外钢管 搭。，桊 ( c ) F R P( d ) I J k ：混凝卜 图1S C F C 受力模型 F i g 1 S C F Cm e c h a n i c a la n a l y s i sm o d e l 2 轴压承载力计算 2 1 外钢管约束作用分析 李小伟等m 、李天华等3 建议使用等面积法， 将方形钢管及夹层混凝土截面转化为圆形钢管与环 形混凝土截面，转化式为 7 c R 2 一D 2 ( 2 ) 7 c r 2 一( D 一2 t ) 2 ( 3 ) 式中：D 为方钢管边长；t 为钢管厚度；R 为等效后圆 钢管外半径；r 为等效圆钢管内半径。 C h e n g 等1 2 1 建议使用等周长法，将方形钢管及 夹层混凝土截面转化为圆形钢管与环形混凝土截 面，转化公式为 2 7 c R 一4 D( 4 ) 等效后的圆钢管受力状况如图2 所示，由图可 知等效圆钢管给予混凝土的约束力为 C Y r 一下2 t s a o ( 5 ) 厶， 式中：t 。为钢管厚度溉为钢管环向应力。 盯_ _盯l 圈2 等效圆钢管受力图 F i g 2 S t r e s sa c t i n go ne q u i v a l e n tc i r c u l a rs t e e lt u b e 由于方钢管对混凝土的不均匀约束，引入考虑 厚边比影响的等效约束折减系数 ，将等效圆钢管 对混凝土的均匀约束进行折减 14 | 。令厚边比订一 D ，则其表达式为 r 一6 6 4 7 47 v 2 + 0 9 9 19 可+ 0 4 6 18 ( 6 ) 对应于S C F C 受力模型( 图1 ) 中，方钢管给予混 凝土的侧向约束力作用为 P 。一多， ( 7 ) 外钢管的约束作用通过外层混凝土传递作用于 内层混凝土，其对内层混凝土约束力P ：，由p ：和P 。 的关系可知 P 。7 c 2 R p o z d ( 8 ) 即为 外圆钢管 ( 9 ) 外方钢管 式中：R 为等效后圆钢管的内半径；d 为F R P 管外 直径。 2 2F R P 管约束作用分析 由于F R P 基本不承担轴向应力，因此，计算承 载力时不考虑F R P 材料的纵向承载力，只考虑其对 混凝土的环向约束作用。如图3 中F R P 受力图所 示，F R P 的约束力为 盯。一_ Z t f a f o ( 1 0 ) “ 式中：t f 为F R P 的厚度；仃f e 为F R P 的环向应力；d 为 F R P 的直径。对应于S C F C 受力模型( 图1 ) 中， F R P 的约束力靠即为P i 。 盯“盯r ， 图3F R P 受力图 F i g 3 S t r e s sa c t i n go nF R P 2 3 混凝土应力分析 由于钢管和F R P 的约束作用使得核心混凝土 处于三向受压状态，而此时三向受压混凝土的强度 相比于无约束混凝土的强度有明显的提高，因此，受 钢管和F R P 约束的混凝土的轴压承载力大大高于 核心混凝土和钢管以及F R P 各自的轴压承载力之 和。在S C F C 结构中，钢管和F R P 的贡献主要体现 披一d 披一d 巩 仉 ，、【 一， p 万方数据 土木建筑与环境工程 第3 9 卷 在对混凝土的约束上，约束后的混凝土强度是影响 钢管混凝土轴压承载力的决定性因素。 2 3 1 外层混凝土应力分析方钢管通过面积等 效原则简化为圆钢管，其对核心混凝土产生约束作 用，使其处于三向受力状态。对于夹层混凝土而言， 除了钢管的约束作用，还受到内侧F R P 的紧箍作 用。假设外层混凝土受到内外均匀的约束力作用， 取钢管和F R P 约束中的较小值，此时，外层混凝土 的应力状态为0 a 。一万。 国，取仃。一P 。，混凝土处 于三向受压状态，应用双剪统一强度理论，并用混凝 土凝聚力c 和内摩擦角舻表示为 F r 1 3 + 幻1 2 + s i n9 ( 盯1 3 + b a l2 ) 一 ( 1 + 6 ) c s i npF F 7 ( 1 l a ) F 7 一r 1 3 + 塘2 3 + s i np ( 仃1 3 + 幻2 3 ) 一 ( 1 + 6 ) c s i npF F 7 ( 1 l b ) 两式相减可得 F F 7 一b ( r 1 2 一r 2 3 + s i n 伊1 2 一s i n 伊2 3 ) ( 1 2 ) 将砒一盯1 - - F 0 “ 2 、r 2 3 一口2 - - F G 3 、钆一堕9 堕、d 2 3 一 一一一 堕；旦羔带入式( 1 2 ) ，可得 F 7 一F 一6 ( 1 一s i n 够) ( 仃1 一巩) 0 ( 1 3 ) 应用式( 1 l b ) ，并用主应力形式表达，最终可以 简化为 一0 “ 3 一竽一掣粤坞，( 1 4 ) 一2 _ - 。一_ 一1 L 1 4J 上一S 1 n l S i n 由混凝土单轴受压可知# 量罂旦一f 。，f 。为混 1 一S 1 n 凝土单轴抗压强度。令是。一# 上辈业，对于混凝土 5 J n ( p 而言取受压为正、受拉为负，因此，可得 吼一f 。+ kc a l ( 1 5 ) 外层混凝土受到方钢管的约束作用，由于方钢 管对混凝土的约束分为有效约束区和非有效约束 区，等效为圆钢管后可采用混凝土强度折减系数 y 。一1 6 7 ( 2 R ) 11 1 2 ，用以考虑非有效约束区的约 束效果减弱的影响1 4 1 。因此，钢管约束的外层混凝 土的强度为 吼一y 。( + kc 0 “ 1 ) ( 1 6 ) 式中：盯。为钢管约束的外层混凝土抗压强度；y 。为 外层混凝土单轴抗压强度；k 。为侧压系数，k 。一 等圭鲁舞；9 为混凝土内摩擦角，其具体取值可由 试验获得。 2 3 2内层混凝土应力分析内层混凝土受到 F R P 的直接约束作用p 。和外层钢管的间接约束作 用P ：。此时，内层混凝土应力状态为0 仃t 一仃z 炳一- - 0 “ 。一一夕。一P ：。根据双剪统一强度理论，应 用式( 1 l b ) 同理可得 c r 3 一 + k 。( 户。+ 户7 。) ( 1 7 ) 2 4 轴压承载力公式 对于内置F R P 圆管的方钢管混凝土试件，达到 极限承载力之前，试件的外观并没有明显地变化，在 达到极限状态时，可听到F R P 管的断裂声响，达到 极限承载力之后，随着承载力下降，外钢管出现显著 鼓曲变形，试件最终破坏，试件表现出很好的延 性凹 。在极限状态时，F R P 管断裂，外钢管出现屈 服，因此，S C F C 组合柱的轴压极限承载力即为钢管 承载力与约束后抗压强度提高的内外层混凝土承载 力之和，即 N 一 A 。+ ( 厂。+ kc 0 0 “ 。) A 。+ ( 厂。+ k 。( 夕+ 户7 。) ) A 。 ( 1 8 ) N f y A 。+ ) ，。( r e + k c o P 。) A 。+ ( 厂。+ k 。i ( 户i + p7 。) ) A 。 ( 1 9 ) 式中：侧压系数k 。一* ! 掣，9 为混凝土内摩擦 L l S 1 no J 。 角。k 。代表了约束混凝土的钢管或F R P 等外部约 束与混凝土的几何特性和物理特性参数对其承载力 的影响，其取值直接关系到承载力公式的精确度，k 。 为外层混凝土侧压系数，k 。为内层混凝土测压系数。 采用文献 1 6 中约束混凝土内摩擦角公式推导侧压 系数。内摩擦角计算式为 驴- 8 6 + e X p 1 8 6 3 ( 五J 1 ) + 2 7 ( 2 0 ) 式中：厂- 为核心混凝土的侧向约束力，对于外层混凝 土而言为P 。，对于内层混凝土而言为P i + P ：；f c 为 核心混凝土单轴抗压强度。将式( 2 0 ) 带入测压系数 公式中即得到外层混凝土侧压系数k 。，内层混凝土 测压系数k 3 公式验证与影响因素分析 3 1 承载力公式验证 采用文献 1 0 的试验数据，将相关数据带入式 万方数据 第2 期 陶毅，等：内置F R P 约束混凝土的方钢管混凝土轴压承载力 4 7 ( 1 9 ) 中得到计算结果，将计算结果与试验数据进行 比较，列于表1 中。其中N 表示计算结果，N 。表示 试验结果。厂，为钢管的屈服强度；厂c 为混凝土单轴 抗压强度； ，为F R P 管的环向抗拉强度。从表1 的 结果对比分析可以看出，基于统一强度理论推导的 S C F C 组合柱的轴压承载力公式所得结果与试验值 吻合较好，说明将统一强度理论运用于S C F C 组合 柱轴压承载力计算是可行的。此外，使用等面积法 或者等周长法将方钢管和夹层混凝土转化为圆形的 计算结果都具有较高的精度，其中等面积法的精度 略高于等周长法，因此，在接下来的影响因素分析中 采用等面积法转换方钢管和夹层混凝土。 表1计算结果与试验结果的比较 T a b l e1C o m p a r i s o no fc a l c u l a t i o nr e s u l t sa n dt e s tr e s u l t s 3 2 影响因素分析 为了更好地表征S C F C 组合柱中钢管与F R P 约束对承载力增益效果，定义轴压承载力提高系数 叼一N N 。，式中N 为通过式( 1 8 ) 和( 1 9 ) 计算而得的 承载力值，N 。为不考虑钢管和F R P 约束作用时钢 管与混凝土承载力之和。 3 2 1材料配置参数的影响试验研究表明，影响 S C F C 组合柱承载力的主要因素为：含钢率A 。A 。、 F R P 与钢管的相对配置率口一A ，A 。和F R P 管的径 厚比d t r 。对文献E l O 中构件在截面尺寸不变的情 况下，变化材料参数，研究各参数变化对于承载力提 高系数的影响。 1 ) 含钢率A 。A 。，即钢管截面面积与混凝土截 面面积之比。在S C F C 组合柱截面大小与内部配置 的F R P 大小一定时，组合柱承载力提高系数随着含 钢率的变化如图4 所示。随着钢管厚度增大，构件 含钢率变大，承载力提高系数变大，说明含钢率越 大，钢管对内部混凝土的约束作用越明显，且截面宽 度较小时含钢率的变大导致承载力的增益效果更明 显，这与文献E l O 一1 1 的试验结论是一致的。 Z 8 图4 钢管厚度与，的关系 F i g 4R e l a t i o n s h i po fs t e e lt u b e St h i c k n e s sa n dt 万方数据 4 8土木建筑与环境工程第3 9 卷 2 ) F R P 与钢管的相对配置率p = A ；A 。，F R P 截 面面积与钢管截面面积比。在含钢率不变的情况 下，组合柱承载力提高系数随相对配置率的变化如 图5 所示，对于含钢率相同的构件，相对配置率越 大，F R P 所占比重越大，相应的承载力提高越多，这 是由于在构件轴心受压时，F R P 对核心混凝土的约 束作用会随着F R P 层数的增加，即Ar A 。的增加而 增加。 00 200 400 600 80 1 0 A 。 图5F R P 与钢管的相对配置率与t ，的关系 F i g 5R e l a t i o n s h i po fr a t i oo fF R P t os t e e lt u b e sa n d ， 3 ) F R P 管的径厚比d t ，即F R P 管直径与厚度 的比值。在含钢率不变的情况下，组合柱承载力提 高系数随F R P 管径厚比的变化如图6 所示，随着径 厚比的增大，承载力提高系数降低。径厚比的增大 可以表现为F R P 厚度相同时，其直径增大。由式 ( 5 ) 可知，直径增大将导致约束效果降低，从而导致 承载力增益效果下降。 15 5 1 5 。 。14 5 毛。 1 _ 3 5 1 3 。 1 _ 2 5 1 0 02 0 03 0 0 4 0 0 5 0 06 0 0 d t ， 图6含钢率不变时F R P 径厚比与t ，的关系 F i g 6R e l a t i o n s h i po fr a t i oo fF R P d i a m e t e rt o t h i c k n e s sa n dt ，u n d e rc o n s t a n ts t e e lr a t i o 3 2 4内F R P 管参数的影响 在含钢率与口不变 的情况下，通过变化参数，得到了承载力提高系数与 内F R P 径厚比、内外管直径边长比d i D 的关系，如 图7 和图8 所示。由图7 可以看出，含钢率不变的 情况下，随着F R P 径厚比的变大，承载力提高系数 先增加后减小，存在最优值。此外，由图8 可知，内 F R P 直径d 为0 6 5 D 0 7 5 D ，轴压承载力增益效 果较好。 图7 含钢率与不变时F R P 径厚比与，的关系 F i g 7R e l a t i o n s h i po fr a t i oo fF R Pd i a m e t e rt o t h i c k n e s sa n du n d e rc o n s t a n ts t e e lr a t i oa n d ， 图8 内外管直径边长比与，的关系 F i g 8R e l a t i o n s h i po fr a t i oo fi n n e rd i a m e t e r t oo u t e r e d g el e n g t ha n d t ， 4结论 1 ) 将内置F R P 约束混凝土的方钢管混凝土组 合柱( S C F C ) 分为外钢管、外层混凝土、F R P 管以及 内层混凝土4 个部分，考虑外钢管与F R P 的双重约 束效果，采用双剪统一理论分析了构件的应力状态， 得到了轴压承载力计算公式，对比了文献中的试验 数据，具有较好的精度。 2 ) 含钢率A 。A 。、F R P 与钢管的相对配置率口一 A f A 。和F R P 管的径厚比d t f 都对S C F C 轴压承 载力提高系数的具有一定的影响，随着含钢率的增 加、口的提高以及径厚比的减小，S C F C 轴压承载力 提高系数都有一定程度提高。 3 ) 内F R P 直径d 为0 6 5 D 0 7 5 D 时，轴压承 载力增益效果较好。 参考文献： 1 E L L O B O D YE ，Y O U N GB ，L A MD B e h a v i o u ro f n o r m a la n dh i g hs t r e n g t hc o n c r e t e - f i l l e dc o m p a c ts t e e l 。zrz 弛 n 柚 伸 坞 “ 万方数据 第2 期 陶毅，等：内置F R P 约束混凝土的方钢管混凝土轴压承载力 4 9 t u b e c i r c u l a rs t u bc o l u m n s J J o u r n a lo f C o n s t r u c t i o n a lS t e e lR e s e a r c h ，2 0 0 6 ，6 2 ( 7 ) ：7 0 6 7 1 5 2 C H E NJ ，J I NWL E x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o no ft h i n - w a l l e dc o m p l e xs e c t i o nc o n c r e t e - f i l l e ds t e e ls t u b c o l u m n s J T h i n - W a l l e dS t r u c t u r e s ，2 0 1 0 ，4 8 ( 9 ) ： 7 1 8 - 7 2 4 3 H E E C H E U LK ，H U NLK ，H A KLY ，e ta 1 A x i a l b e h a v i o ro fc o n c r e t e f i l l e dc a r b o nf i b e r - r e i n f o r c e d p o l y m e rc o m p o s i t ec o l u m n sr - J S t r u c t u r a lD e s i g no f T a l l S p e c i a lB u i l d i n g s ，2 0 1 2 ，2 1 ( 3 ) ：1 7 8 1 9 3 4 w uYF ，J I A N GC E f f e c to fl o a de c c e n t r i c i t yo nt h e s t r e s s s t r a i n r e l a t i o n s h i p o fF R P c o n f i n e dc o n c r e t e c o l u m n s J C o m p o s i t eS t r u c t u r e s ，2 0 1 3 ，9 8 ( 3 ) ： 2 2 8 2 4 1 5 L A ML ，T E N GJG D e s i g n - o r i e n t e ds t r e s s s t r a i n m o d e lf o rF R P c o n f i n e dc o n c r e t eI - J C o n s t r u c t i o n B u i l d i n gM a t e r i a l s ，2 0 0 3 ，1 7 ( 6 ) ：4 7 1 4 8 9 6 H A S S A N E I NMF ，K H A R O O BOF ，L I A N GQQ C i r c u l a rc o n c r e t e - f i l l e dd o u b l es k i nt u b u l a rs h o r t c o l u m n sw i t he x t e r n a ls t a i n l e s ss t e e lt u b e su n d e ra x i a l c o m p r e s s i o n J T h i n - W a l l e dS t r u c t u r e s ，2 0 1 3 ，7 3 ( 4 ) ：2 5 2 2 6 3 7 钱稼茹，张扬，纪晓东，等复合钢管高强混凝土短柱 轴心受压性能试验与分析 J 建筑结构学报，2 0 1 1 ， 3 2 ( 1 2 ) ：1 6 2 1 6 9 Q I A NJR ，Z H A N GY ，J IXD ，e ta 1 T e s t a n d a n a l y s i so f a x i a l c o m p r e s s i v eb e h a v i o ro f s h o r t c o m p o s i t e - s e c t i o n e dh i g h s t r e n g t hc o n c r e t ef i l l e d s t e e l t u b u l a rc o l u m n s J J o u r n a lo fB u i l d i n gS t r u c t u r e s ， 2 0 1 1 ，3 2 ( 1 2 ) ：1 6 2 1 6 9 ( i nC h i n e s e ) 8 李帼昌，麻丽，杨景利，等内置C F R P 圆管的方钢管高 强混凝土轴压短柱承载力计算初探E J 沈阳建筑大学 学报( 自然科学版) ，2 0 0 8 ，2 4 ( 1 ) ：6 2 6 6 L IGC ，M AL ，Y A N GJL ，e ta 1 B e a r i n gc a p a c i t yo f s h o r tc o l u m n so fh i g h - s t r e n g t hc o n c r e t ef i l l e d s q u a r e s t e e lt u b u l a rw i t hi n n e rC F R Pc i r c u l a rt u b u l a ru n d e r a x i a l l yc o m p r e s s i v el o a d J J o u r n a lo fS h e n y a n g J i a n z h uU n i v e r s i t y ( N a t u r a lS c i e n c e ) ，2 0 0 8 ，2 4 ( 1 ) ： 6 2 6 6 ( i nC h i n e s e ) 9 李帼昌，侯东序，李宁内置C F R P 圆管的方钢管高强 混凝土偏压短柱试验 J 沈阳建筑大学学报( 自然科 学版) ，2 0 0 9 ，2 5 ( 5 ) ：8 7 1 8 7 6 L IGC ，H O UDX ，L IN r e s e a r c ho nh i g h s t r e n g t h c o n c r e t ef i l l e ds q u a r es t e e lt u b u l a rs h o r tc o l u m n sw i t h i n n e rC F R Pc i r c u l a rt u b e u n d e re c c e n t r i cl o a d J J o u r n a lo fS h e n y a n gJ i a n z h uU n i v e r s i t y ( N a t u r a l S c i e n c e ) ，2 0 0 9 ，2 5 ( 5 ) ：8 7 1 - 8 7 6 ( i nC h i n e s e ) 1 0 李帼昌，邢娜，邢忠华内置C F R P 圆管的方钢管高强 混凝土轴压短柱试验 J 沈阳建筑大学学报( 自然科 学版) ，2 0 0 9 ，2 5 ( 5 ) ：2 4 4 2 4 9 L IGC ，X I N GN ，X I N GZH e x p e r i m e n t a ls t u d yo n s h o r tc o l u m n so fh i g h s t r e n g t hc o n c r e t ef i l l e ds q u a r e s t e e lt u b ew i t hi n n e rC F R Pc i r c u l a rt u b eu n d e ra x i a l c o m p r e s s i v el o a d J J o u r n a lo fS h e n y a n gJ i a n z h u U n i v e r s i t y ( N a t u r a lS c i e n c e ) ，2 0 0 9 ，2 5 ( 5 ) ：2 4 4 2 4 9 ( i nC h i n e s e ) r 1 1 F E N GP ，C H E N GS ，B A IY