近二十年来,纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)由于其抗拉强度高、耐腐蚀性好和易于施工的优点,在混凝土结构的抗震加固领域得到广泛应用。钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)柱是建筑结构中重要的承重构件,采用FRP复材对RC柱进行包裹约束,可有效地提高柱的延性与抗震性能。FRP约束混凝土单轴受压本构模型是研究FRP加固混凝土柱抗震性能的基础,目前国内外对FRP约束混凝土单轴受压性能已开展较多研究,但仍然存在以下问题:(1)已有研究多针对小尺寸圆柱,对FRP约束方形、矩形及椭圆形等非圆形截面柱的研究还不够充分,且研究中未考虑尺寸效应的影响,基于小尺寸试件得到的应力-应变模型对实际结构中大尺度构件的适用性及精确性尚待进一步验证;(2)应力-应变模型大多基于FRP约束素混凝土圆柱体轴压试验结果提出,未考虑实际柱构件中箍筋与外部FRP的双重约束影响;(3)约束混凝土的反复受压滞回本构模型是FRP约束RC柱抗震性能分析的基础,柱中的纵筋对FRP约束混凝土加卸载规律影响较大,目前对FRP约束混凝土柱反复受压力学性能研究较少。为准确预测FRP约束大尺寸非圆形截面RC柱的轴压强度与延性,有必要继续开展研究工作,提出单轴受压时的滞回应力-应变本构模型,为混凝土结构加固设计规范的进一步修订提供技术支持。针对FRP约束非圆形截面RC柱本构模型的不足,本文搜集了大量FRP约束RC方形截面、矩形截面与椭圆形截面柱的轴压试验数据,系统研究了FRP约束非圆形截面的约束机理,提出了可考虑尺寸效应、钢筋影响的约束混凝土滞回本构分析模型,主要研究内容如下:(1)对于长宽比小于2的矩形截面,基于456个试验数据,提出了FRP约束矩形截面RC柱单调受压的应力-应变本构模型。该修正模型可表征应力-应变关系在峰值后的软化行为,并考虑了尺寸效应、截面长宽比、倒角半径与配箍率对FRP约束柱抗压强度与应变的影响,提出了强、弱约束的判定方法,与已有模型比较,本文模型对抗压强度与应变的预测精度显著提高。(2)对于长宽比大于2的矩形截面,FRP约束效率将大幅降低,提出了两种提高约束效率的方法:一是通过增补混凝土将截面由矩形修改为椭圆形,再采用外包FRP进行约束;二是在矩形截面短边钻通孔,采用FRP anchor来增加短边方向的拉结作用,进而提高约束效率。针对上述两类方法,深入分析了约束机理,提出了FRP约束椭圆形截面RC柱、考虑外包FRP片材与FRP anchor共同作用的矩形截面RC柱的单调受压应力-应变本构模型。(3)目前虽然有少量FRP约束RC矩形截面柱的反复受压试验研究,但还没有提出可用的反复受压滞回本构模型。为填补这一空白,本文依据课题组前期的试验结果与少量其它试验结果,分析了RC柱中纵筋、箍筋对卸载曲线、残余应变、再加载曲线的影响规律,提出了FRP约束RC矩形截面柱的反复受压应力-应变本构模型,为FRP约束矩形RC柱的抗震性能分析奠定基础。(4)配置FRP纵筋与箍筋的混凝土柱在海洋与桥梁结构中得到越来越多的应用,与传统钢筋的理想弹塑性材性不同,FRP箍筋属于线弹性材料,所以其对混凝土的约束机理与钢筋不同。对于FRP筋矩形截面混凝土柱,目前还没有描述其单调受压性能的应力-应变模型,基于他人的试验结果,提出了综合考虑截面几何尺寸与FRP材料性能的应力-应变本构模型。