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约束混凝土圆柱较传统钢筋混凝土圆柱具有轻质高强,耐久性好,维护费用低等优点,在过去的30年中已经成功运用于加固改造和新建的工程项目中。目前,关于约束混凝土圆柱已有大量的研究,对于各类约束混凝土圆柱,主要采用理论推导(极限平衡法、增量法)、试验和数值模拟三种手段。本文主要采用弹性力学方法对轴压约束混凝土圆柱进行研究,并运用数值模拟的方法对上述理论进行验证,具体研究内容如下: (1)基于弹性理论对轴向压力的作用下的叠层圆柱(各类约束混凝土圆柱的统称)线弹性受力阶段的全过程进行力学分析。考虑三向应力作用,分别求得每一叠层的弹性力学解,然后通过层间变形协调关系建立叠层圆柱从内叠层内边界到外叠层外边界间的递推关系,最后通过内外边界条件对叠层圆柱内任意点的应力、应变进行求解。以三种不同形式的约束混凝土圆柱为例,运用上述理论对其线弹性阶段的承载力进行分析。该理论由于考虑了不同叠层泊松比不同引起的层间挤压应力的影响,理论计算与有限元吻合很好。 (2)运用已有的FRP片材在恶劣环境下力学参量随时间的变化规律,结合FRP约束混凝土圆柱增量法理论,对恶劣环境下FRP约束混凝土圆柱的剩余承载力进行研究,得出在几种典型恶劣环境下FRP约束混凝土圆柱剩余承载力随时间的变化规律。 (3)引入混凝土弹性模量连续变化的计算模型,应用弹性力学方法进行外围混凝土弹塑性分析。基于混凝土三轴抗压强度Richart公式计入外围混凝土径向约束力对核心区受压混凝土的影响,提出了局部受压混凝土圆柱极限承载力的计算方法。在上述理论研究基础上,进一步对FRP增强的局部受压混凝土圆柱极限承载力进行求解,参数分析了局部受压混凝土及其FRP增强圆柱的极限承载力,理论计算与有限元吻合较好。