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大跨空间结构向超大跨空间结构发展面临着结构自重占比大、使用年限受材料限制大、易锈蚀及传统材料后期维护成本高昂等问题。利用CFRP的轻质高强、耐久性好等特点,形成CFRP-钢管组合试件,可有效提高钢管的结构性能。国内外学者对于CFRP-钢管组合试件的研究较多,但是多为短柱或缩尺长柱,对于足尺试件研究较少,且尚未形成一套完整的系统性成果。为此,本文通过对足尺试件进行了试验研究与有限元分析,得到了此类新型构件的受力特性。首先,对CFRP-钢管组合试件轴心荷载作用下的力学性能进行研究,对8根试件进行轴心受拉试验研究、15根试件进行轴心受压试验研究。重点研究了纤维层数、端部加厚段长度以及纤维方向等因素对轴心受拉和受压组合试件承载力和破坏模式的影响。轴心受拉试验研究结果表明:当端部加厚段长度取值达到一定限值后,CFRP层数对试件强度和延性(二次刚度)有较大影响,且组合试件的破坏最终都表现为CFRP拉断,之后仅由钢管受力,整体延性表现较好。轴心受压试验研究表明:CFRP对组合试件的强度和刚度有一定程度的提升,而CFRP方向和层数对于构件承载力和破坏模式影响较大。其次,基于有限元分析软件ABAQUS建立CFRP-钢管组合试件精细化有限元模型,将有限元模拟结果与试验结果进行对比,二者吻合较好。有限元模型能够准确预测CFRP-钢管组合试件的力学性能。基于上述有限元模型,补充研究了试验研究的不足之处,重点研究了CFRP和钢管全长的应力和应变分布情况以及构件应力发展变化随荷载变化的规律等信息。轴心受拉有限元研究结果表明:当CFRP层数在一定范围内时,CFRP层数的增加能显著提高试件的承载力;端部加厚段的存在改变了组合试件中钢管、CFRP的应力分布情况。轴心受压有限元研究结果表明:层数在一定范围内时,增加CFRP层数对于稳定承载力的提高并不明显,而CFRP粘贴的顺序对于稳定承载力有很大影响;对于同种CFRP粘贴方式,长细比越大,稳定承载力的提高程度越大。最后,基于试验研究和数值模拟结果,对组合试件的受力机理进行了详细的理论分析,并基于CFRP-钢管组合试件受力模型,通过利用英国CIRIA编写的CFRP加固钢结构设计指导手册《外贴纤维增强材料加固金属结构规范》中的换算截面法、Perry公式以及我国《钢结构设计标准》中对纯钢管承载力的计算方法,提出承载力修正系数,推导出CFRP-钢管组合试件的承载力计算公式。结果表明:理论公式能够很好的预测此类组合试件的承载力,能够为工程应用提供有益参考。