我国经济的快速发展推动着高端科技的不断进步,建筑技术也向极端环境延伸,其中钢筋混凝土在低温及超低温环境中被广泛应用,较为典型的特种结构包括大型LNG储罐。钢筋混凝土的性能随温度变化较大,掌握其在低温及超低温下的材料性能是实现LNG储罐建设安全性和经济性的基础。本文通过试验和有限元模拟相结合的研究方法,对钢筋混凝土在不同低温下的性能及LNG储罐受力情况进行探索。本文作为山东省自然科学基金《大型LNG储罐预应力混凝土超低温性能研究及其优化设计》的一部分,主要工作内容包括如下:1.介绍试验所用设备和本试验的特点。为克服现有试验技术和设备的限制,使试验操作简单快捷安全,提高研究水平和试验精准度,本文中自行设计新型试验装置。同时,为便于与常温性能进行对比分析,文中依据相应的常温试验规范设定方案。2.研究混凝土导热性能在-160℃?T?20℃的变化规律,提出了低温及超低温下导热速度与温度的本构关系,并探讨了温度差越大、含水率越高、冻融循环次数越多,混凝土的导热速度越快。此外,试件尺寸和形状也是影响导热速度的因素。3.对低温及超低温下混凝土力学性能进行试验,得到了其力学指标均随温度的降低而升高,且呈分段趋势。拟合了混凝土劈拉强度和抗压强度与温度的关系,提出了尺寸效应系数和强度换算系数在-160℃?T?20℃下的公式,并将结果与已有结论对比分析,为我国自主设计LNG储罐和制定我国低温及超低温混凝土规范提供依据和支持。4.进行了钢筋低温及超低温下的拉伸试验,得到了钢筋强度指标和塑性指标在不同温度下的数值。5.利用规范公式对试验数据进行换算得到了钢筋混凝土在不同温度下的设计值,采取ABAQUS有限元软件对大型LNG预应力混凝土储罐进行模拟计算,对比分析低温及超低温材料性能对罐体温度场和受力状态,得到了钢筋混凝土性能有利于克服低温环境中温度应力的不利影响,该材料在低温领域有很大前景。