近几十年来,我国大力发展基础设施工程,其中以混凝土结构为主的桥梁工程越来越多;我国地域辽阔,其中,华北、东北、西北等地区冬季温度较低,导致不少桥梁发生冻融破坏。所以对于处于寒冷地区的桥梁来说,混凝土的抗冻性能非常重要,同时混凝土的抗冻性能又是其耐久性中很重要的方面;早些年代,国内外专家学者通常以混凝土的抗冻性能作为标准来评价混凝土的耐久性,有些甚至把混凝土的抗冻试验作为其耐久性试验。本文主要研究墩柱的抗冻性能以及在冻融损伤后墩柱的抗压性能:对钢筋混凝土缩尺墩柱模型进行20次、40次、60次、100次、120次的冻融循环试验及其冻融损伤后的抗压承载力试验,并且在这两个试验的基础上利用ABAQUS有限元分析软件通过热-力耦合对钢筋混凝土墩柱的温度场及温度应力进行分析;同时根据试验中得到的应力-应变关系曲线,利用混凝土塑性损伤本构模型对受损后墩柱的抗压性能进行研究;最后,在此基础上进行拓展,分析冻融循环下混凝土热应力的影响因素以及支座形式、长细比对受损后墩柱抗压性能的影响规律。通过研究得到以下主要结论:(1)随着对构件冻融次数的增加,其热应力应变逐渐增大。当冻融循环次数增加到120次后,构件的热应力增大了50.5%,热应变增大了86.0%,可见随着冻融循环次数的增加,构件的损伤不断累积,最终导致构件发生破坏。(2)当冻融循环次数达到120次时,构件内外的最大热应力分别是0.8MPa和2.5MPa,构件外表面的应力是构件中心的3倍,说明冻融循环对混凝土外表面的损伤程度比较大。(3)在冻融初期,钢筋的温度应力变化最快,当达到60次后,钢筋的温度应力达到了峰值0.65MPa;随着冻融次数的增加,其温度应力反而逐渐呈线性下降趋势。同时较素混凝土而言,钢筋的存在对混凝土损伤程度较大,当达到120次后,素混凝土内部的应力较钢筋混凝土内部的应力减少了14%;由此可以看出随着冻融次数的不断增加,钢筋对混凝土内部损伤的影响越来越大。(4)随着冻融次数的增加,受损墩柱的抗压强度基本上呈线性减小趋势;在对钢筋混凝土冻融循环100次后进行压缩,其峰值位移是未经冻融循环构件的2.27倍,较原来的位移增加了127.2%。说明构件的刚度越来越小,延性越来越大。(5)当柔度系数比较大时,墩柱的抗压强度随着边界条件的不同呈下降趋势,抗压强度的最大值及其最小值对应的边界条件分别是两端固支和一端固支一端自由的情况,同时两端固支的情况下其抗压强度比一端固支一端自由情况下墩柱的抗压强度高13.2%。(6)在冻融120次后,水灰比较大的构件,其热应力为0.28MPa,较水灰比较小的构件增加了10.7%。当加快降温速率,混凝土的温度应力明显高于正常降温时的应力,较正常降温的增大了16%。构件的温度应力随着最低温度的降低而增加;当最外部环境的低温度为-5℃时,冻融次数对其温度应力基本上没有影响,应力基本上为常数。