钢筋混凝土结构从发明到应用推广,已经发展超过百年,其主要组成部分混凝土和钢筋也有了巨大的发展变化。我国在钢筋材料的研究发展上,相对于发达国家略有滞后。2010版的混凝土结构设计规范中屈服强度为400MPa和500MPa的钢筋成为主力钢筋,600MPa级的钢筋也开始应用于实际工程。高强钢筋的发展和普及是大势所趋,推广应用的前提是对高强钢筋力学性能的完整认识。另一方面,地震灾害频繁发生,混凝土结构在反复荷载下的破损时有发生,纵向受力钢筋在反复荷载下的性能也值得关注。钢筋混凝土结构大规模的长时间使用,让人们发现这种结构的耐久性不是理想中那么完美。在长期的使用过程中,在某些侵蚀性介质的影响下,混凝土中的钢筋发生锈蚀不可避免。国内外学者对钢筋锈蚀后的力学性能变化已经有过一些研究,但主要集中在单调受拉或重复加载方面,对其承受拉压往复荷载的性能研究非常有限。而近年来地震灾害频发,老旧混凝土结构和受腐蚀介质影响出现耐久性退化的钢筋混凝土结构,在地震作用下的性能变化是急需了解的问题。本文主要围绕这两个方面展开研究。(1)本文通过研究大量文献,回顾了钢筋模型发展完善的历程,总结了在各个发展阶段中最具代表性的经典钢筋模型,讨论了模型的进展和不足之处。考虑到地震中钢筋的受力特点,着重讨论了往复荷载作用下的钢筋低周疲劳模型,以及在此类钢筋模型中引入锈蚀影响的可能性。(2)采用自主改造的钢筋往复荷载试验机,对HRB400、HRB500和HRB600级钢筋进行了一系列的单调加载和变幅往复加载试验。试验考察了在单调压荷载下,不同长细比钢筋试件的力学性能变化,讨论了纵向受力筋在无约束长度增加后可能出现的受力特征,以及由此引起的承载能力变化。在往复荷载试验中,比较了不同强度等级钢筋,在不同长细比下的抗震性能和破坏特点,为更准确认识新推广的HRB500钢筋和尚未完全应用的HRB600钢筋性能,提供了试验依据。(3)采用外覆湿盐砂,稳压电源通直流电的方法,使放置于混凝土板中的钢筋加速锈蚀,制备了一批不同直径,不同锈蚀程度的锈蚀钢筋试件。试验制备的锈蚀钢筋与实际工程中,氯离子侵蚀影响下发生的钢筋锈蚀特征接近。验证了采用这种方法获取锈蚀钢筋用作研究的可行性和合理性。(4)对加速锈蚀方法得到的锈蚀钢筋试件进行了一系列低周疲劳试验,以考察锈蚀钢筋的抗震性能,得到了锈蚀钢筋在低周疲劳荷载下的试验数据和试验现象。另外,本文基于获得的试验数据,进行了统计分析,在已有完好钢筋低周疲劳寿命模型的基础上,成功的引入了锈蚀参数的影响,建立了锈蚀钢筋的疲劳寿命模型,并且与试验数据吻合较为良好。(5)对处于氯离子侵蚀环境中的钢筋混凝土构件,将已有的锈蚀发展时变模型与锈蚀钢筋力学性能退化模型相结合,先对沿海地区钢筋混凝土结构锈蚀程度进行了预测,此后采用OPENSEES非线性有限元程序对钢筋锈蚀后混凝土柱的抗震性能进行分析计算,定量的描述了时程退化对钢筋混凝土柱抗震性能的影响。为评估此类结构长期服役后的力学性能变化提供了参考。(6)以钢筋混凝土桥墩柱为对象,采用增量动力分析方法进行了非线性动力时程分析,并在此基础上进行了结构易损性分析,得到了桥墩柱在钢筋锈蚀前后的地震响应和失效概率变化。更清晰地认识了锈蚀对钢筋混凝土墩柱抗震性能的影响,为发生钢筋锈蚀的桥墩抗震性能评估提供理论依据。