塑性铰转动能力对于钢筋混凝土构件或结构的安全使用非常重要,一方面它保证了构件或结构有一定的变形能力来承受温度、徐变和支座位移等因素带来的影响。另一方面对于基于弯矩重分布设计的超静定结构而言,充足的塑性铰转动能力则是保证结构达到承载能力设计要求的必要条件。然而影响塑性铰转动能力的因素众多,准确地计算塑性铰转动能力并非易事,因此这一问题一直是结构工程界研究的热点与难点之一。本文在分析与总结一部分塑性铰转动能力计算模型的基础上,对钢筋在屈服前后与混凝土的粘结行为、受拉刚化作用以及混凝土的受压行为进行了分析,并据此提出了通用的钢筋混凝土梁转动变形计算模型用以计算塑性铰转动能力。随后本文进行了 8根不同配筋率与钢筋延性的钢筋混凝土三点弯曲梁试验,并根据试验的结果对提出的钢筋混凝土梁转动变形计算模型进行了验证。最后利用这一计算模型对弯矩调幅法中的一些参数进行了分析讨论。本文主要的研究内容为:(1)对钢筋在屈服前后与混凝土的粘结行为进行了分析。引入界面断裂能的定义推出了均匀粘结应力模型,即用两个常量的粘结应力来表示钢筋屈服前后与混凝土的粘结行为。利用均匀粘结应力求解钢筋在混凝土中的应力、应变分布和滑移分布的解析解。推出了钢筋在屈服时滑移的公式,使得Engstrom粘结-滑移模型更加完备。提出了以钢筋应变为单一变量描述钢筋屈服前后与混凝土粘结行为的粘结应力-钢筋应变模型。利用级数的概念解释了钢筋屈服后在粘结应力-滑移关系曲线中出现的陡降现象。最后利用一些拉拔试验的结果推出了两个混凝土构件特征时期的均匀粘结应力代表值。(2)将提出的均匀粘结应力模型与拉杆模型组合对钢筋混凝土间的受拉刚化作用做了解析性分析,求得了钢筋混凝土从开始受拉至钢筋断裂这一完整加载过程中钢筋与混凝土的应力、应变分布,并同其他受拉强化作用模型对钢筋混凝土的受拉试验进行了模拟与对比。(3)对混凝土的受压行为进行了分析。参考对受拉混凝土的断裂分析,将Bazant断裂带理论拓展到了受压混凝土的变形计算,推出了混凝土受压线性软化模型。随后将Hognestad混凝土本构模型与线性软化模型分别用于受压混凝土峰值应力之前与峰值应力之后的应力-应变关系的描述,最后对混凝土受压试验结果进行了模拟与对比。(4)根据钢筋混凝土梁受压软化行为的出现与否分情况讨论了钢筋混凝土梁转动变形的计算,但基本思路仍然是通过力的平衡与变形协调的要求,将混凝土的受压行为与钢筋混凝土受拉行为进行有效组合,得到弯矩-曲率关系曲线用于钢筋混凝土梁转动变形计算。在加载过程中,当梁顶部受压混凝土进入软化阶段前,受压混凝土可以视为均匀状态,梁的转动变形直接通过截面弯矩-曲率关系曲线进行评估;当部分受压混凝土进入软化阶段后,将钢筋混凝土梁划分为铰区与非铰区,非铰区的混凝土可以视为均匀状态,但对于铰区的压碎混凝土则采取了理想化的处理办法,将其视为由混凝土破坏面组成的特殊区域,求出可以考虑混凝土受压软化的弯矩-曲率关系曲线来进行梁的转动变形计算。(5)分析了钢筋混凝土梁在斜裂缝出现后剪力对转动变形的影响。考虑了混凝土裂缝处的多种作用,对钢筋混凝土断裂膜模型进行了修正。讨论了定角膜单元中斜裂缝间距的计算。最后提出使用修正断裂膜模型计算剪力影响下无腹筋混凝土梁转动变形的方法。(6)开展了钢筋混凝土三点弯曲梁试验,研究不同配筋率与钢筋延性对钢筋混凝土梁转动能力的影响。利用本文提出的转动变形计算模型与考虑剪力影响的转动变形计算模型对这一系列的试验进行了模拟与对比,并证实了这一计算模型的有效性。同时对模拟计算中使用的粘结应力进行了分析与讨论。(7)利用提出的梁转动变形计算模型对钢筋的延性、跨高比等参数进行了一系列的分析。介绍了通过比较转动能力与转动需求确定弯矩调幅程度的方法,并对弯矩调幅系数与钢筋混凝土构件截面最大相对受压区高度的关系进行了讨论。最后结合参数分析的结果对弯矩调幅法提出了一些建议。本文为研究钢筋与混凝土的粘结作用、混凝土受压、钢筋混凝土构件转动变形这些钢筋混凝土基本行为提供了新的思路。提出的钢筋混凝土梁转动变形计算模型可以对混凝土结构设计规范、规程中有关规定进行验证与评估,是进行钢筋混凝土结构安全与经济设计的一个很好的工具。