沿海及近海的工程结构,如栈桥、码头和系泊平台经常采用管桩作为其基础或支撑。这些管桩在使用过程中,除了需要抵抗竖向和水平荷载的共同作用,还面临着严苛海洋环境造成的以钢筋锈蚀为主的耐久性问题。纤维增强复合材料(Fiber-Reinforced Polymer,以下简称为FRP),因其具有良好的力学性能以及抗腐蚀能力,可在此类情况下代替钢材,因此FRP-混凝土组合结构可作为满足这种管桩构件要求的理想结构形式。本文基于对FRP材料在混凝土结构中已有应用的基础上,提出了一种新型的GFRP-混凝土组合截面形式,它主要由三部分构成:空心混凝土圆柱,外部GFRP套管约束和内部的GFRP纵筋。具有该种截面的长柱构件可作为满足上述要求的新型管桩构件,而为了掌握该构件在轴压和弯压耦合情况下的力学性能,作者对其短柱形式进行了系统的试验研究和分析工作:(1)轴压试验主要考察了纵筋位置、配筋率、混凝土截面空心和GFRP约束强度对构件轴压性能的影响。在第一批试验中,发现了纵筋贴壁放置对构件性能有不利影响,进而在第二批试验中对构件的截面设计做出了改进。分析结果,发现该构件具有在屈服后承载力保持稳定上升的双线性荷载-位移关系,且具有较好的极限承载能力和延性,同时GFRP筋在本构件中也发挥了良好的抗压能力。(2)此外,作者比较了FRP均匀约束的圆形截面和空心率为0.5的非均匀约束环形截面的混凝土应力-应变性能差异。在Teng J.G.等人提出的FRP约束混凝土本构理论模型的基础上,通过理论分析和试验数据拟合的方式得到了适用于环形截面的FRP约束混凝土本构模型。(3)弯压试验考察了偏心距为25mm,50mm和四点支撑受弯时构件的力学性能。试验结果说明随着偏心率增大,构件的轴向承载力减小,侧向变形增大等特点。根据得到的应变数据,探讨了偏压情况下构件外部GFRP约束性能改变的情况。之后采用上文得出的混凝土本构模型,用条代法进行了短柱受压的非线性分析,得出了构件的M-N曲线,并与试验结果进行了比较和分析。