本项目立足于多种结构材料的优化组合与新型结构体系创新，对PVC-FRP管钢筋混凝土柱的抗震性能进行研究。采用模型试验、数值模拟与理论分析相结合的方法，深入研究PVC-FRP管钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下的受力性能与破坏机理，系统分析FRP种类、FRP条带方向与环箍间距、配筋率与配箍率、轴压比、剪跨比、混凝土强度等因素对构件承载力、变形、滞回耗能以及抗震性能的影响，提出PVC-FRP管钢筋混凝土柱的抗弯承载力、抗剪承载力、延性系数和轴压比限值的计算方法，建立PVC-FRP管钢筋混凝土柱的恢复力模型；开展PVC与FRP粘结性能的试验研究，揭示PVC与FRP的粘结破坏规律，提出PVC 与FRP有效粘结长度和极限粘结强度的计算方法。本项目研究将为大型桥梁与城市高架桥桥墩等提供新的结构体系，对提高大型土木工程结构的安全性和耐久性具有重要的实际意义，同时对结构工程学科的发展也有非常重要的科学意义。

为发挥现代结构材料的优势，实现多种结构材料的优化组合与新型结构体系创新，本项目开展PVC-FRP管钢筋混凝土柱的抗震性能研究。本项目的研究将为大型桥梁与城市高架桥的桥墩等提供新的结构体系等提供新的结构体系。 本项目以PVC-FRP管钢筋混凝土柱为研究对象，重点考虑FRP条带环箍间距、配筋率、配箍率、轴压比、剪跨比等因素对其抗震性能的影响，提出PVC-FRP管钢筋混凝土柱的相关计算方法。（1）开展竖向荷载作用下PVC-FRP管钢筋混凝土柱力学性能研究，提出PVC-FRP钢筋混凝土柱承载力、变形、荷载-位移关系、弯矩-曲率关系曲线的计算方法，建立偏压荷载作用下PVC-FRP管钢筋混凝土柱的应力-应变关系模型。（2）开展低周反复荷载作用下PVC-FRP管混凝土柱抗弯性能试验研究，深入研究PVC-FRP管钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下的受力性能与破坏机理，系统分析试验各因素对试件承载力、变形、滞回耗能以及抗震性能的影响.（3）开展低周反复荷载作用下PVC-FRP管钢筋混凝土柱抗剪性能试验研究，分析各因素对PVC-FRP管钢筋混凝土柱抗剪性能与抗震性能的影响，研究PVC-FRP管钢筋混凝土柱的破坏形态、抗剪机理、承载力、应变、延性和滞回曲线；（4）提出PVC-FRP管钢筋混凝土柱的抗弯承载力、抗剪承载力、延性系数和轴压比限值的计算方法，建立PVC-FRP管钢筋混凝土柱的恢复力模型。 2100433B

钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、抗震性能好、节点构造简单等优点，在高层建筑与大跨空间结构中得到了应用。目前国内外尚无关于方钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能的研究，更无设计规范或规程可供参考。因受力特点不同，方钢管约束钢筋混凝土柱不能套用钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱的抗火研究成果。因此对方钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能开展了试验研究与理论分析，并提出了相应的抗火设计方法。首先进行了方钢管约束钢筋混凝土柱足尺明火试验，实测了标准火灾作用下构件截面关键测点温度、轴向变形、柱顶转角、侧向变形、耐火极限和破坏模式，获得了荷载比和偏心距对火灾下构件变形和耐火极限的影响规律。建立了方钢管约束钢筋混凝土柱温度场和耐火极限的有限元分析模型，分析了荷载比、截面尺寸、偏心率等参数对温度场和耐火极限的影响规律，提出了标准火灾作用下钢管、钢筋与混凝土温度的计算方法与耐火极限的计算方法。实际结构中受火柱受到相邻构件的约束，受力机理和抗火性能与单体构件显著不同，因此分析了端部轴向约束与转动约束作用对构件抗火性能的影响。获得了轴向约束刚度比和转动约束刚度比对构件耐火极限的影响规律，提出了火灾下构件计算长度计算公式，以及考虑端部约束的方钢管约束钢筋混凝土柱抗火设计方法。本项目揭示了火灾下方钢管约束钢筋混凝土柱的工作机理，建立了方钢管约束钢筋混凝土柱的抗火设计方法，为该类构件的防火设计奠定了基础，进一步完善了钢管约束钢筋混凝土柱的设计理论。 2100433B

钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、抗震性能好、节点构造简单等优点，在高层建筑与大跨空间结构中得到应用。目前国内外尚无关于方钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能的研究，更无设计规范或规程可供参考。因受力特点不同，方钢管约束钢筋混凝土柱不能套用钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱的抗火研究成果。因此，应对其抗火性能展开研究。此外，相关研究表明，实际结构中受火柱受到相邻构件的约束，受力机理和抗火性能与单体构件显著不同，有必要考虑端部约束作用。为此，本项目将以方钢管约束钢筋混凝土柱为研究对象，采用试验研究与理论分析相结合的方式，重点研究火灾下无端部约束构件的温度、变形与耐火极限，并提出抗火设计方法；在此基础上，引入端部约束作用，分析其对火灾下方钢管约束钢筋混凝土柱受力机理与耐火极限的影响，提出可考虑端部约束作用的抗火设计建议。本项目的研究成果将进一步完善钢管约束钢筋混凝土柱的抗火设计理论，促进该类构件的应用与发展。

本项目基于海底盾构隧道特点，结合理论分析、数值模拟、室内试验以及振动台模型试验等手段，开展海底盾构隧道全寿命抗震性能研究。通过反应位移法建立海底盾构隧道单/双层衬砌横向分析模型，对比分析单、双层衬砌在不同水平地震作用下隧道内力的分布情况和变形规律,计算表明管片变形、弯矩、轴力呈反对称分布在结构两侧，相同地震动水平时双层衬砌地震附加总内力值高于单层衬砌；建立复合式/叠合式双层衬砌三维实体数值模型，开展地震作用下管片结构与二次衬砌内力及位移的分布特征分析，相同工况下，复合式衬砌管片的轴力、弯矩和二衬的弯矩均大于叠合式衬砌，复合式二衬的轴力小于叠合式二衬轴力；根据相似理论开展单、双层衬砌模型地震响应振动台试验，研究地震作用下单、双层衬砌盾构隧道跨越软硬突变地层的纵向动力响应特征，结果显示：软硬突变地层加速度响应频谱表现出与均匀地层显著不同的“双峰值”现象，管片纵向应变峰值包络线出现明显的“三峰值”，结构应变受地层影响的区域分布于地层交界面两侧2.5-3.5倍隧道直径范围；建立海底盾构隧道不同服役龄期地震响应分析模型，导入不同荷载水平下，随着氯离子侵蚀时间增长隧道结构劣化的本构模型，采用动力时程法分析隧道结构劣化抗震性能，以隧道直径变形率作为圆形盾构隧道的性能量化指标，提出了适用于圆形盾构隧道各性能水平的量化指标；开展隔震材料室内试验，沥青系隔震层能够有效降低衬砌拉、压应力及变形量，隔震层厚度分别为5cm、15cm及30cm时，对应减震率为46.3%、50.4%和58.2%；采用数值模拟及振动台试验，对海底盾构隧道交叉结构地震动力响应特性进行研究，采用刚性连接时，主隧道纵向受影响范围约为3倍横通道宽度，柔性连接可降低结构各处的应变和内力，降低影响范围至1.5-2倍。研究成果可为海底盾构隧道的设计和施工提供重要参考，为今后大量海底盾构隧道全寿命周期的健康服役提供理论和技术支撑。 2100433B