自恢复土木工程结构是近年来提出的一种新型抗灾结构体系。与早期采用弹性理论设计的结构相比,其具有塑性耗能能力,可以增加结构的阻尼、减小结构的振动;与采用现代结构设计理论设计的弹塑性内损伤不可恢复结构相比,其具有相似的耗能能力和提供附加阻尼的能力,但同时具有弹性与损伤恢复功能,灾后可以自行恢复。形状记忆材料因具有良好的塑性变形能力和形状恢复功能,是发展自恢复土木工程结构最理想的材料之一。　　结合金属橡胶的高弹性和形状记忆合金的形状记忆效应,本文研究具有变形自恢复性能的形状记忆合金橡胶材料的制备工艺、力学特性与力学模型、以及其对桥梁地震碰撞的控制性能。主要研究内容如下:　　首先,提出三种形状记忆合金橡胶的制备工艺,试验研究其受压力学性能,得到其应力-应变非线性滞变关系,揭示其受压应力-应变非线性行为机理;研究名义密度、加载幅值以及加载频率对形状记忆合金橡胶受压力学性能的影响规律;研究形状记忆合金橡胶自恢复性能,分析制备工艺、加载幅值和热循环次数对其自恢复性能的影响规律,揭示形状记忆合金橡胶自恢复性和受压力学性能的热疲劳退化规律。　　其次,根据形状记忆合金橡胶的压缩受力行为,将形状记忆合金橡胶分解为非线性回复力、库仑摩擦力以及迟滞力,建立形状记忆合金橡胶受压下的宏观应力-应变本构模型;结合形状记忆合金橡胶内部构造特点,提出形状记忆合金橡胶的变节距弹簧和串联-并联微观力学模型、以及内部线匝的组合规律,揭示形状记忆合金橡胶内部接触点数量随压缩变形的变化规律,建立形状记忆合金橡胶的微观本构模型,并进行参数分析。　　第三,将形状记忆合金橡胶沿垂直成型方向分解,以微曲梁接触对为基本单元,分析加载-卸载过程中微曲梁接触点数量随变形的变化规律,建立形状记忆合金橡胶层状受剪微观本构模型;通过试验,研究形状记忆合金橡胶剪切性能,并建立其剪切力学模型;提出并分析形状记忆合金橡胶的 Mullins效应及其机理,揭示应力软化效应的规律。　　最后,采用形状记忆合金橡胶的力学模型,设计桥梁防地震碰撞缓冲器,并进行形状记忆合金橡胶控制桥梁地震碰撞的振动台试验;研究形状记忆合金橡胶缓冲器对桥梁碰撞的控制效果,揭示碰撞应力波在桥梁结构中的传播规律,分析桥梁碰撞过程中的能量分布规律和应力波绝对能量在结构中的分布规律;提出形状记忆合金橡胶碰撞缓冲器的设计方法与原则。