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随着材料科学的发展，钢—聚氨酯复合材料作为一种新型的高性能材料，以其优越的力学性能在船舶、海洋及土木工程中有着越来越广泛的应用。本文基于该材料提出了一种新型夹层复合管结构，采用在同心放置的内、外钢管之间灌注聚氨酯弹性体的方式，形成一种新的组合构件——圆中空夹层钢管聚氨酯复合构件(PFDSST构件)。采用试验、理论及有限元等方法对该复合管进行了较为全面的研究，具体研究内容如下：(1)通过试验研究，重点研究了PFDSST构件在轴心受压下的变形特点和破坏特征；并对试验结果进行分析，得到了套箍率和长径比对PFDSST构件力学性能的影响规律，并掌握了PFDSST构件在轴心受压下的力学性能和工作机理；在现有钢管混凝土构件相关计算公式的基础上，采用试验结果修正的方法，建立了适用于PFDSST构件抗压极限承载力的计算公式。(2)利用材性试验和PFDSST构件的轴心受压试验结果，建立合理的有限元分析模型，并采用ANSYS有限元软件对各试件的轴心受压力学性能进行了数值仿真与模拟，得出的数值模拟结果和试验结果基本吻合，从而验证了本文所采用的数值模拟方法的正确性。(3)在试验研究和有限元法研究所得成果的基础上，运用有限元法较为全面地分析了PFDSST轴心受压构件的力学性能，引入临界长径比，讨论了套箍率和长径比对PFDSST构件的影响规律和PFDSST构件的工作机理等，并把有限元分析的结果与本文所推导的计算公式的计算结果进行对比，研究表明两者结果吻合较好。(4)通过运用ANSYS有限元软件对轴心受拉和受纯扭的PFDSST构件进行数值模拟，归纳并分析了套箍率和长径比对PFDSST构件的抗拉性能和抗扭性能的影响规律，并分别得到了PFDSST构件在轴心受拉下和受纯扭荷载下的力学性能与工作机理；根据现有的钢管混凝土构件的相关计算公式，并采用有限元结果回归的方法得到了PFDSST构件抗拉极限承载力的计算公式和抗扭极限承载力的计算公式。本文的研究成果为PFDSST构件在土木与海洋等工程应用中奠定了试验基础与理论基础，有着较好的实用价值与工程实践指导作用。