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内置FRP-UHPC芯柱的钢管混凝土组合柱(Steel-Concrete-FRP-UHPC,以下简称SCF-UHPC组合柱)是将FRP约束超高性能混凝土(Ultra-High-Performence-Concrete,以下简称UHPC)芯柱内置于钢管中,然后再填充混凝土形成组合柱。组合柱受压时核心UHPC以及夹层普通混凝土都处于三向受压状态,同时内置FRP也有效改善了方钢管混凝土的约束作用,从而组合柱的承载力和延性都相比于普通钢管混凝土有较大的提高和改善。本文首先进行了UHPC配合比的试验研究,然后将UHPC应用于SCF-UHPC组合柱,并且进行了SCF-UHPC组合柱的轴压力学性能试验研究,主要工作如下:(1)回顾了活性粉末混凝土(RPC)配合比设计理论基础,并对典型的RPC配合比设计方法进行了总结,归纳了RPC配合比设计参数的适宜取值范围,对典型半经验半理论公式方法进行评价分析。在总结RPC配合比的基础上,基于水泥基复合材料的最紧密堆积理论,通过变换基础配合比参数,系统地研究了养护制度、水胶比、砂胶比、消泡剂、硅灰以及石英粉掺量等对UHPC性能的影响。结果表明:热水养护时间以3天(3d)为宜;水胶比的增大UHPC抗压强度下降,流动性增大,水胶比不宜超过0.18;砂胶比为1.14时抗压强度最高,和易性也较好;消泡剂最优掺量约为0.8%;试验成功制备了抗压强度超过160MPa的UHPC。(2)将制备的UHPC应用于SCF-UHPC组合柱中,进行了12根SCF-UHPC组合柱的轴压力学性能试验,系统研究了FRP厚度、钢管厚度以及核心UHPC柱直径对组合柱的破坏形态、荷载位移关系、荷载应变关系等的影响。试验表明:SCF-UHPC组合柱的破坏形态主要为FRP断裂,钢管中部出现多处凸曲,也由于钢管和FRP的双重约束作用,组合柱破坏呈现延性破坏特征;组合柱的荷载-位移曲线主要分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑流阶段(强化阶段)以及破坏阶段;组合柱的荷载-环向应变关系和荷载-竖向应变关系具有双线型特征,可分为三个阶段,即上升段、过渡段和破坏段。(3)在试验研究的基础上分析了FRP厚度和钢管厚度对于组合柱性能的影响,当钢管厚度恒定时,随着FRP厚度的增加,组合柱承载力随之增加与延性得到改善,组合柱的屈服后的荷载强化提高率也随之增加;当FRP厚度恒定时,随着钢管厚度的增加,组合柱承载力有较大的提高,延性也有较大的改善,但是屈服后荷载的提高作用不明显,当FRP厚度较小时,组合柱承载力随着钢管厚度增加的提高较大与延性的改善较为明显。(4)核心UHPC柱直径对于组合柱的力学特征有较大的影响,核心UHPC柱直径较小时,组合柱荷载-位移曲线在外钢管屈服后的具有较长的强化阶段,荷载能够保持较长时间的恒定并且略有增加;反之,外钢管屈服后荷载即开始出现下降,并且很快FRP发生断裂,荷载突降。(5)在组合柱试验的基础上,分析了组合柱的受力状态以及钢管、FRP的约束作用,基于双剪统一强度理论和极限平衡法推导了SCF-UHPC组合柱的轴压承载力公式,并用所提的方法对本文和所选取文献的试验结果进行了模拟计算,与试验结果吻合较好。此外,还探讨了侧压系数对于计算精度的影响,给出了合理的侧压系数取值。