卷尺弹簧是一种类似C形钢卷尺的新型可恢复构件,因其具有可展性、自恢复性、稳定性、节能、可重复利用等优点,作为新型的空间可展结构在航空航天领域有广泛的应用。卷尺弹簧可依靠自身的驱动力进行恢复,与我国近几年的研究热点——可恢复功能抗震结构非常相符。本文将可恢复C形壳构件引入土木工程领域中,并提出一种新型快速复位结构体系,在大震作用后,可通过千斤顶等设备,利用C形壳的“卷尺效应”实现结构的快速复位。本文通过试验及数值模拟针对可应用于土木工程领域的可恢复C形壳进行基础力学性能研究。主要工作如下:(1)通过对可恢复C形壳轧制工艺和热处理工艺的探究,总结出两套适用于土木工程领域的C形壳制作工艺流程,其中淬火工艺和回火温度的控制是可恢复C形壳制作的关键工艺;对采用上述两套工艺流程制作出的C形壳的几何外观和材料力学性能进行评价,两套工艺都实现了C形壳的可恢复性能。(2)通过4因素3水平正交试验设计,开展了9组可恢复C形壳强轴和弱轴的抗侧试验,研究了C形壳在抗侧力作用下的变形模式,壳体均发生截面“张开”、横截面曲率变小的变形,且C形壳在多次加载过程中保持弹性,可恢复性能良好;此外,采用极差分析研究了C形壳各几何因素对其抗侧力学性能的影响规律。(3)对侧向大变形后的C形壳试件进行轴压试验,C形壳仍具有很高的承载能力;由荷载-位移曲线分析可知,轴压作用下的C形壳在不同模态之间能相互转化,卸载后试件仍能恢复且不产生塑性变形;运用极差和方差分析得到侧向大变形后的C形壳屈曲荷载的影响规律和显著程度,各因素的影响大小依次为:圆心角?厚度?高度?半径;对C形壳的轴压公式进行拟合修正,得到可恢复C形壳在侧向大变形后的轴压屈曲荷载公式。(4)运用ABAQUS有限元软件对可恢复C形壳抗侧和轴压性能分别进行数值模拟,通过引入与试验变形相同的模态来模拟试件的初始几何缺陷,并将试件的实际边界条件和初始加载偏心引入模型中。试验测试结果与模拟结果基本一致,验证了有限元的真实可靠。