1. 研究目的与意义

近年来，随着建筑业的发展和研究工作的深入，frp-钢复合管混凝土作为一种新型组合结构在桥墩、立柱等新建领域具有广阔的前景。

在以往的复合结构中，钢管混凝土结构具有较高的抗压强度、压缩变形能力和承载能力，同时体积、自重小，节约材料。但是钢管混凝土钢管易受腐蚀，维护起来耗费成本。frp纤维增强复合材料能显著提高混凝土结构的承载力，但这一结构也存在一些缺点如混凝土结构承载力提高有限、剪切强度低，结构延性低等。

基于以上两种结构的优点和不足国内有学者提出了frp-钢复合管混凝土结构，想通过研究两种结构的复合，从而发挥两者特长。frp-钢复合管混凝土即在钢管内填充混凝土，外部缠绕frp材料而形成的组合结构，从而使钢管内的核心混凝土处于frp和钢管的双重约束之下，以提高其轴向承载能力。

2. 国内外研究现状分析

纤维增强复合材料(简称frp) 是由纤维材料与基体材料按一定比例混合并经过一定工艺复合形成的高性能新型材料。近十年来, frp 材料加固补强混凝土结构技术在工程中得到了很好的应用。随着这项技术在世界各地的推广和发展, frp 材料的轻质高强、耐腐蚀、施工性能好等优越性能被工程界逐渐认可, 开始以各种形式应用于各类土木与建筑结构工程中。

目前, frp材料在工程结构中的应用和研究十分活跃。1991 年7 月, 瑞士联邦材料测试研究所首次在总长228m的多跨连续箱型梁桥( ibach 桥) 进行了cfrp加固试验并获得了成功。 20 世纪90 年代国际上对cfrp材料在土木工程中的应用进行了广泛和系统的研究, 尤其在桥梁、隧道和房建加固工程中首先得到了广泛应用。

jongsung sim（newyork n.y.）通过sem（扫描电镜）不间断的拍照观察28天浸入浓度较大碱溶液的frp材料，发现bfrp和gfrp表现出了相似的破坏特征，失去了强度和体积稳定性，而cfrp表现良好。并根据日本jis a1415实验方法进行的如抗紫外线风化实验，在4000h暴露的实验中，结果表明cfrp受环境影响较小，gfrp和bfrp随时间的增长其强度逐步降低。在热稳定试验中，200℃以上cfrp和gfrp强度降低快很，而bfrp强度是正常温度时的90%。

在2006年建设并投产的湖南怀化金大地水泥有限公司2500t／d生产线中，石灰石预均化输送中转框架柱由于原设计截面偏小，就是采用的cfrp对柱子截面进行抗弯加固；对梁板结构抗弯、抗剪加固；对楼板、墙板的开洞加固；还可对混凝土屋架进行加固等等，都起到了很好的效果。如北京民族文化宫屋盖加固，南京新街口百货商店的改造工程等都采用了cfrp材料。

3. 研究的基本内容与计划

内容：

本文对考虑倒角半径的方纤维钢复合混凝土柱进行研究，通过轴压试验得出力学性能最好的构件结构。在不同的倒角半径、增强方案和材料下制作试件，通过实验测定他们的轴压承载力、强度以及破坏的发展和最终破坏形态。对于增强试件与普通试件、不同增强试件之间进行对比，在比较中得出一定的结论，研究能够最大程度增强纤维钢复合管混凝土柱工程构件性能的倒角半径和制作工艺，以更好发挥钢材、纤维和混凝土三者各自优势。

计划：

2.16~3.1 查阅文献资料，了解frp的基本知识

4. 研究创新点

本文主要利用最新的高科技材料FRP材料和普通的方钢管材料对混凝土柱进行增强，在最合适的倒角半径下制作复合型的建筑材料。这种材料既能解决钢筋混凝土尺寸、总重大，抗裂性能低的缺点，又能解决钢管混凝土易受腐蚀，不耐高温等缺点，还能节约纤维，降低成本。并且经过增强后，极限承载力、极限压应变显著增加，限制延缓破坏的发生和发展，能够适应土木建筑中桥墩和立柱等结构的要求。