结构地震后的可修复性越来越为人们所重视,人们逐渐意识到使混凝土结构具有一定的二次刚度(屈服后刚度)能有效地减小震后残余变形,实现良好的可修复性。于是国内外学者开始对结构二次刚度的各种实现方式开展了探索性研究,本文提出了用具有二次刚度特性的钢-连续纤维复合筋新型材料来实现结构的二次刚度的方法。 另一方面,钢与纤维增强复合材料(FRP)的复合可以扬长避短,因为:FRP具有强度高、弹模低、延性差、耐久性好、重量轻等特点,而钢材具有强度低、弹模高、延性好、耐久性差、重量重等特点,两者互补性较强,两者复合后的钢-连续纤维复合筋(SFCB)有望具备高强度、高弹模、高韧性、耐腐蚀、低成本等综合性能优异的新型结构材料。 基于以上思想,本文对钢-连续纤维复合筋(SFCB)及其增强混凝土结构性能开展了相关研究。 本文通过大量的尝试性试验,探索出连续纤维与钢筋合理的复合方式,完善了钢-连续纤维复合关键工艺,特别是各界面的处理,并对复合筋的工业化生产工艺做探索性的研究,利用现有FRP制品的生产设备。生产出性能稳定的SFCB工业化制品。 基于组成材料的本构关系,通过复合法则,对SFCB的单向拉伸性能进行了理论预测：收集、总结和分析常用的钢筋在往复荷载作用下的应力-应变关系模型,根据复合法则对SFCB在往复荷载作用下的应力-应变关系进行推导,并给出了理论计算模型。 在试验和理论分析的基础上.提出了描述SFCB材料力学性能的相关指标,给出了各个指标的取值方法,建议了基于不同设计思想下SFCB性能的评价原则。 对生产出的SFCB在单调拉伸作用及往复荷载作用下的应力-应变关系、卸载刚度、卸载残余变形等力学性能进行试验研究,并与理论计算模型进行比较,并据此对模型进行了修正。另外,通过对比试验的方法,对同等环境下SFCB与普通钢筋耐腐蚀性能以及SFCB与混凝土的粘结性能进行了试验研究。 进行SFCB嵌入式加固钢筋混凝土粱的抗弯性能的试验研究,对其荷载-位移关系、破坏模式、承载力、刚度、延性,裂缝形态与分布等性能进行了较为深入的讨论和分析。同时与CFRP筋嵌入加固方法进行比较,证明了嵌入SFCB加固混凝土梁能更好地发挥材料的性能,其加固后混凝土梁的性能能够得到较大的提高。 基于给定的材料本构关系模型和计算假定,推导了SFCB嵌入法加固RC梁截面的弯矩-嵌入筋应变之间的关系,研究了嵌入不同性能的SFCB对抗弯承载力、破坏模式的影响,并与试验结果进行比较。 利用编制的弯矩-嵌入筋应变关系计算程序,研究了嵌入式加固RC粱从加载到破坏过程中嵌入筋的应力分布的变化情况,指出了加载点附近的高应力梯度是SFCB嵌入式加固RC梁容易发生始于加载点的保护层混凝土粘结剥离破坏的原因,并追加了相关试验对该判断加以验证。最后在参考现有的剥离破坏计算模型基础上,给出了嵌入法加固RC梁粘结剥离破坏的验算方法以及粘结剥离承载力的计算方法。 以制作的SFCB增强混凝土柱及其对比试件RC柱的抗震性能试验为研究背景,采用结构抗震分析软件OpenSeeS模拟试件在拟静力试验条件下的结构性能。分析表明,SFCB增强混凝土柱具有二次刚度稳定、屈服后残余变形小的特点。最后将计算结果与部分试件的试验结果进行验证比较,发觉吻合得较好。