关键词： 重力坝   溶蚀作用   冻融循环   抗震性能   粘滞阻尼器  

摘要： 我国水工结构数量庞大,且服役年限较长,在长期的工作过程中,水坝发生材料性能劣化不可避免。以混凝土重力坝为例,坝面死水位以下部分常年浸润于库水中,易受溶蚀作用产生性能劣化。在我国寒区,坝面材料力学性能易受冻融循环影响而出现下降。本文同时考虑两者共同作用对水坝材料性能的影响进行了研究。在水坝长期服役过程中,混凝土重力坝的性能劣化往往只停留在坝面,其对结构极限承载能力的影响有限,而在地震荷载的作用下,水坝产生结构破坏后将会严重影响水坝的整体稳定性,造成不可估量的严重后果。本文将混凝土性能劣化与抗震研究相结合,探究混凝土重力坝在溶蚀作用与冻融循环双因素影响下水坝的抗震性能。地震的作用是持续的,在主震作用后,往往伴随若干次余震,其破坏性往往不亚于震级更高的主震。在连续的地震作用中,水坝结构往往会产生一定的损伤而不至于发生倒塌,而在余震作用下,主震即损结构的损伤将会加深,发生破坏的累积效应。粘滞阻尼器是实用性强且在建筑结构中应用广泛的减震措施,但其在混凝土重力坝中的应用较少,若能将其合理布置于混凝土重力坝中,或将有效改善混凝土重力坝的抗震性能。因此,本文对主余震作用下即损寒区混凝土重力坝进行抗震性能研究,并提出了相关解决方案。本文主要研究内容如下:(1)根据寒区混凝土重力坝服役的具体环境因素,充分考虑库水对水下坝面的溶蚀作用与混凝土冻融循环导致的性能劣化。根据已有文献资料确定混凝土力学性能衰减规律,计算得出混凝土性能劣化后各项力学性能参数与本构关系。基于本构模型建立混凝土重力坝塑性损伤模型,进行主震动力响应分析,研究水坝性能劣化前后坝体损伤情况、薄弱位置应力分布情况等。(2)构建若干条主余震序列,在主震的基础上对坝体施加余震,探究水坝在主余震序列作用下水坝塑性损伤、裂缝发展状况、抗震薄弱位置应力分布情况等。提出损伤面积比,分析不同损伤程度部位在主震与余震后的变化情况。通过损伤耗散能,分析混凝土重力坝在主震和主余震序列作用下塑性损伤的累积效应。(3)结合主余震作用下混凝土重力坝的动力响应分析结果,提出粘滞阻尼器-重力坝塑性损伤模型,即在坝体下游折坡处设置一组麦克斯韦粘滞阻尼器用于耗散地震作用产生的能量。通过对比分析设置阻尼器前后水坝在地震作用下的动力响应,分析其塑性损伤发展情况及损伤耗散能,研判其是否能够改善水坝整体抗震性能,为混凝土重力坝抗震性能研究提高参考。

关键词： 玄武岩纤维   冻融循环   活性粉末混凝土   SHPB   力学性能  

摘要： 活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)是一种新型水泥基复合材料,具有超高强度、高耐久性等优点,现阶段被多次应用于复杂环境下建筑的结构设计和防护工程中。活性粉末混凝土制备过程中,通常掺入纤维以提高其性能。玄武岩纤维作为一种新型的增强、增韧和环境友好的无机纤维,具有良好的应用前景。因此,本文将抗拉强度高、抗裂耐磨性能好的玄武岩纤维作为改性材料掺入活性粉末混凝土中,并对在冻融循环作用下玄武岩纤维改性活性粉末混凝土(Basalt Fiber Reactive Powder Concrete,简称BFRPC)的力学性能进行研究,主要开展以下几方面研究工作:(1)研究了BFRPC的相对动弹性模量和质量损失随冻融循环次数的变化规律,分析了纤维掺量对活性粉末混凝土抗冻性能的影响。提出了基于相对动弹性模量的冻融损伤演化模型,较精确地描述了BFRPC相对动弹性模量与冻融循环次数的关系,分析了BFRPC微观结构与其力学性能间的关系。(2)探讨了玄武岩纤维掺量和冻融循环次数对冻融循环后BFRPC的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度等准静态力学性能指标的影响规律。研究了BFRPC在冻融循环后单轴受压的应力-应变关系,分析了玄武岩纤维掺量、冻融循环次数等因素对RPC各力学指标的影响机制,并利用多项式和有理分式分别拟合冻融后BFRPC的应力-应变曲线的上升段与下降段,确定了参数的方程曲线与试验结果符合较好。(3)揭示了玄武岩纤维掺量、冻融循环次数、应变率对冻融循环后BFRPC的动态冲击抗压强度、动态强度增长因子、韧性等动态力学性能指标的影响规律,构建了BFRPC动态受压本构模型。采用筛分设备统计了不同粒径颗粒在冲击破碎产物上的质量分布特性,利用分形维数表征了试样的破碎程度,对峰值强度与冲击应变率及分形维数之间的关系进行了分析,并用回归分析方法建立了方程,拟合效果比较理想。

关键词： 超高性能混凝土   湿接缝   粘结性能   抗弯性能   冻融循环  

摘要： 桥梁结构修建过程中,预制构件通常使用湿接缝进行连接。大量工程实践表明,普通强度混凝土(Normal Strength Concrete,NSC)之间的粘结强度较低,导致传统湿接缝界面区域在桥梁运营过程中极易出现裂缝、渗水等病害,对桥梁结构在服役过程中的正常运营产生严重威胁。超高性能混凝土(Ultra high performance concrete,UHPC)作为一种具有超高力学性能和耐久性能的新型水泥基材料,与NSC间具有较好的粘结性能,为改善湿接缝界面区域的病害从根源上提供了解决途径,且目前横向UHPC湿接缝或纵向UHPC湿接缝都将受到弯矩作用,故有必要对其抗弯性能进行深入研究。然而,现有关于UHPC湿接缝抗弯性能的研究基本在自然环境下开展,忽视了 UHPC湿接缝在冻融环境下可能出现的安全隐患,造成部分研究成果缺乏工程价值与意义。为此,本文首先通过未配筋UHPC-NSC试件单轴拉伸试验得到最优钢纤维掺量,随后通过劈裂抗拉试验和四点抗弯试验研究最优钢纤维掺量下的UHPC-NSC界面粘结性能,并探究不同配筋参数下的UHPC-NSC界面粘结性能变化规律。在此基础上,通过四点抗弯试验研究不同界面粗糙度和界面接缝构造下的UHPC-NSC试件在冻融环境下的粘结性能演变规律,明确冻融循环对UHPC-NSC界面粘结性能的劣化机理。最后基于UHPC湿接缝梁四点抗弯试验,揭示不同参数下的UHPC湿接缝梁在冻融环境下的整体抗弯行为变化趋势,并提出适用于冻融环境下的UHPC湿接缝抗弯承载力计算公式,为冻融环境下的UHPC湿接缝应用提供理论支撑和科学数据。论文研究的主要结论包括: (1)未配筋UHPC-NSC试件破坏特征和应力-应变曲线与钢纤维掺量无关。随着钢纤维掺量增加,完整UHPC试件和未配筋UHPC-NSC试件单轴拉伸强度分别呈现出线性增加和先增加、后降低的发展规律,其中UHPC-NSC单轴拉伸强度在钢纤维掺量为2.0%最高。钢纤维掺量为2.0%的UHPC-NSC界面粘结性能优于NSC-NSC界面。钢纤维掺量为2.0%的配筋UHPC-NSC试件破坏模式分为钢筋脱粘破坏和UHPC基体破坏。随着钢筋直径、钢筋锚固长度增加以及当光圆钢筋转变为带肋钢筋时均有助于提高UHPC-NSC单轴拉伸强度,同时限制UHPC-NSC界面裂缝宽度扩展速率。 (2)自然环境下,提高界面粗糙度或设置界面接缝构造有助于提高UHPC-NSC试件粘结抗弯强度和抗弯刚度,并使得破坏面由粘结界面转变到NSC部分。冻融循环作用下,UHPC-NSC试件主要劣化部位为NSC和界面处,其粘结抗弯强度和抗弯刚度出现不同幅度下降。随着界面粗糙度提高,UHPC-NSC试件粘结抗弯强度平均下降速率逐渐降低。经历300次冻融循环后的UHPC-NSC界面抗冻性弱于NSC,而楔形接缝构造界面抗冻性较菱形接缝构造更强。 (3)自然环境下,矩形接缝构造的UHPC湿接缝梁初始裂缝和主裂缝均位于界面处,开裂荷载、极限荷载、裂缝宽度为0.2mm时对应的荷载及位移延性系数均小于NSC完整梁。随着湿接缝宽度增加,UHPC湿接缝梁开裂荷载和极限荷载略有提高。当湿接缝内钢筋长度≥80mm时,能够满足弯矩作用下的UHPC湿接缝受力要求。菱形和楔形接缝构造的UHPC湿接缝梁初始裂缝和主裂缝均位于NSC部分,开裂荷载与裂缝宽度为0.2mm时对应的荷载均高于NSC完整梁,极限荷载与NSC完整梁基本持平。 (4)冻融环境下,NSC完整梁和UHPC湿接缝梁整体抗弯性能出现劣化,UHPC湿接缝梁劣化程度较NSC完整梁更高,开裂荷载、极限荷载、裂缝宽度为0.2mm时对应的荷载及位移延性系数下降幅度高于NSC完整梁,且初始裂缝皆位于界面处。楔形接缝构造的UHPC湿接缝梁抗冻性能良好,破坏主裂缝仍位于NSC部分,同时裂缝宽度为0.2mm时对应的荷载也高于NSC完整梁。 (5)基于传统钢筋混凝土抗弯理论计算公式,通过引入特征参数在冻融环境下的函数关系式与湿接缝界面折减系数,构建适用于冻融环境下的UHPC湿接缝梁抗弯承载力计算公式。

关键词： 冻融循环   硫酸盐渍土   水盐迁移   盐冻融变形  

摘要： 南疆区域气候干燥,地下水矿化度高,属典型内陆干旱荒漠型气候环境,广泛分布的硫酸盐渍土其水盐在季节性温度变化作用下向地表发生迁移积聚,水盐相态因温度变化而发生相变,使硫酸盐渍土发生盐-冻胀变形,对工程结构安全造成重大损害,据此开展冻融循环作用下硫酸盐渍土水盐迁移及变形特性研究。运用水盐温耦合作用冻融循环试验系统,对阿拉尔地区粉砂土人工配制硫酸盐渍土,分别开展封闭系统无水盐补给、开放系统与封闭系统盐渍土补给工况下的冻融循环试验,研究硫酸盐渍土水盐迁移规律及变形特性,分析对比不同工况水盐迁移及变形特性,针对硫酸盐渍土地基工程建设需求提出了阻断水盐迁移、防治盐-冻胀变形的工程措施。相关研究结论如下:(1)基质吸力作为测算水盐迁移的重要参数,研究不同含盐量、含水率、温度对基质吸力的影响。研究表明:低温下基质吸力大于正温时基质吸力,含盐量相同时,含水率对盐渍土基质吸力呈负相关,试验结果显示温度为-20℃时,含盐量8%、含水率1%的盐渍土基质吸力最大,为2600.49k Pa。(2)封闭系统无水盐补给的硫酸盐渍土冻融循环试验研究表明:在冻融循环作用下,硫酸盐渍土中的盐分随水分迁移积聚在表层;土体的变形随含盐量的升高呈先增后减的趋势,随冻融循环次数增加土体的变形呈线性累积。含盐量5%的硫酸盐渍土在第五次冻融循环时变形量最大为8.53mm。封闭系统盐渍土补给的硫酸盐渍土冻融循环试验研究表明:在冻融循环作用下土柱内水盐由高温侧盐渍土区向低温侧非盐渍土区迁移积聚,土柱整体变形受下部补给硫酸盐渍土含盐量变化影响,含盐量1%时变形量最大,为-1.35mm,其余硫酸盐含量下土柱变形在-0.3至-0.25mm之间。(3)开放系统的硫酸盐渍土冻融循环试验研究表明:在低温冻结期水盐迁移量与补给强度最大,且水分迁移受补给液含盐量的影响;土体的变形仅在5%时出现盐-冻胀变形,最大变形量为0.2mm,其余盐溶液补给下沉降值较蒸馏水补给低,硫酸盐溶液补给对土体变形有影响。(4)通过含盐量2%盐渍土封闭系统无水盐补给、封闭系统盐渍土补给与浓度2%盐溶液补给素土对比分析,其变形量分别为1.24mm、0.14mm、0.09mm,即变形按大小排序分别为封闭系统无水盐补给>开放系统>封闭系统盐渍土补给,水盐迁移变化趋势与变形变化一致。

关键词： 细粒硫酸盐渍土   盐冻胀力   盐冻胀变形   水盐迁移   微观结构  

摘要： 盐渍土在失水或者温度降低的情况下会产生盐胀现象,严重影响结构物的正常使用。为研究细粒硫酸盐渍土盐冻胀特性,选取青海乐都公路段二十里铺区沿线硫酸盐渍土作为研究对象,采用自制试验箱,开展室内冻融循环试验,分析冻融循环条件下,不同含盐量盐渍土盐冻胀力、盐冻胀变形特性,并开展盐冻胀机理研究,主要结论归纳如下: (1)细粒硫酸盐渍土盐冻胀力随着含盐量和冻融循环次数的增加而增大,盐冻胀力的增长趋势随着冻融循环次数的增加逐渐降低。当温度低于冻结温度时,非盐胀性盐渍土仅产生冻胀力,且随着冻融循环次数的增加,冻胀力变化较小,说明冻胀具有一定累加性,但累加量不大;具有盐胀性盐渍土,盐胀与冻胀同时存在,产生盐冻胀力。不论含盐量大小,硫酸盐渍土的盐冻胀力表现为明显的累加性,含盐量越大累加性越大。冻结温度以上盐胀占比大于冻胀占比,冻结温度以下冻胀占比逐渐增大,并逐渐大于盐胀占比,温度低于-15℃以后冻胀占比约为100%。在一个冻融循环周期内,按照盐冻胀力中盐胀占比及冻胀占比随温度的变化规律,将盐冻胀力变化分为四个阶段:盐胀阶段、盐冻胀耦合阶段、冻胀阶段、融化阶段,并测得含盐量为1.5%～4.0%的细粒硫酸盐渍土冻结温度在2℃～-5℃内变化,且冻结温度随着含盐量的增加而降低。 (2)土样冻结峰值和残余值随着冻融循环周期的增加而增大,且含盐量越大的土样增长速率越快,冻结峰值与冻融循环次数之间呈线性增大的关系。含盐量越大的试样其峰值增量越大,累加性越大。含盐量越大的盐渍土土样盐冻胀量越大,且随着冻融循环次数的增加而增大。残余盐冻胀力随冻融循环次数增加而增长的趋势与峰值盐冻胀力增长趋势相似。 (3)土样内部的降温速率和温度变化区间均随着土样高度的增加而增大。含盐量不同,土样不同高度处的温度变化也有所不同,但其变化趋势相似。降温过程中,温度变化速率均呈现先急后缓最后趋于平稳的趋势;升温过程中,温度变化速率表现状态与降温过程相似。含盐量相同的土样在不同冻融循环周期的水分迁移规律相似,不同含盐量盐渍土在冻融循环过程中水分产生向冷端迁移的现象。随着含盐量的增加,土样冻结温度降低,冻结速率变缓,土体内部含水率迁移的速率增大。在冻融循环过程中土中的含盐量呈现向上迁移的现象,即向冷端迁移。不同含盐量土样盐分随土样高度的变化趋势相似,部分呈现“S”形分布。含盐量越大的盐渍土盐分迁移量越大,顶部与底部的含盐量差越大。水盐迁移规律对盐冻胀力和盐冻胀量的有影响,温度的变化引起水分的迁移从而带动盐分的迁移,使土样产生膨胀,说明水盐迁移是引起土样力和量变化的主要因素。 (4)对无盐胀性土样进行冻融循环前后的电镜扫描分析,土颗粒间连接较为紧密,颗粒较为均匀主要以结合水连接;冻融循环后土样粉状颗粒较多,并填充土颗粒间的孔隙。具有盐胀性盐渍土土颗粒间结构连接方式以结合水与易溶盐连接为主,土颗粒大小分布不均匀,同时土颗粒表面存在少量未充分溶解的盐结晶。冻融循环前土颗粒主要呈现圆粒状,存在极少量片状结构,呈骨架状结构,颗粒间连接方式主要为胶结接触,表面存在盐结晶。土样含盐量逐渐增大时,明显看出土体中的孔隙数量增加,大孔隙和小孔隙交叉分布在土样内部。具有有盐胀性盐渍土冻融循环后,土体结构逐渐疏松,孔隙数量及大小均有所增加,架空结构增多且分布不均。在冻融循环过程中土样自土层底部到顶部的热量损失逐渐增加,温度变化梯度逐渐变小,产生的冰结晶与盐结晶逐渐减少,产生的膨胀量逐渐减小。表现为盐胀性的土样自土层底部到顶部的土颗粒孔隙数量和大孔隙数量增加且分布不均匀。

关键词： 季节性冻土   隧道衬砌   三点弯曲梁冻融试验   数值模拟  

摘要： 多年冻土和季节性冻土分布范围无论是在全球还是我国都十分宽广,冻土主要分布在北半球,而我国冻土区域主要集中在西北、东北、华北、华中部分地区。大量隧道修建于冻土区,在西北地区,由于昼夜温差相差较大,冻融循环作用对隧道衬砌混凝土性能影响较大,同时也是混凝土材料劣化的主要根源。季节性隧道衬砌混凝土在服役期间往往是一侧受到冻融循环作用,因此研究混凝土材料在单面浸水条件下的断裂损伤性能,分析其在此条件下材料微观的断裂机理,通过采用室内试验的方式揭露单侧受冻融循环作用的衬砌断裂性能劣化机理为季节性冻土隧道的建设和管养提供理论指导意义。本文主要研究内容和结论如下:(1)根据对现场隧道附近的温度、湿度环境进行监测,并总结规律,制定室内试验冻融循环机制,然后进行室内冻融试验,分别从混凝土试件表观特征和质量等方面进行分析。冻融试验后混凝土试件经过冻融循环后,表面出现脱落,掉渣等现象。对试件进行质量测试,在冻融次数很少时,混凝土试件的质量出现小幅度增加,随着冻融试验的进行,混凝土试件出现质量降低的情况,在冻融50次循环后,混凝土试件质量损失了2%。(2)将经过冻融循环试验后的混凝土试件进行三点弯曲断裂试验,分别从荷载-位移,抗弯强度和断裂韧度等方面对混凝土试件进行断裂性能分析,随着冻融循环的增加混凝土试件极限荷载出现逐渐降低的趋势,50次冻融循环后极限荷载降低了16.3%。抗弯强度也随着冻融次数的增加而降低。在单面浸水条件下断裂韧度随着冻融循环降低值较小,两者存在线性相关的趋势。(3)裂缝扩展的方向影响着裂缝扩展时间及扩展长度,扩展方向影响着试件的受力状态。扩展角度较大时,裂缝扩展时间长,试件顶部和中部以受压为主,试件底部即预制裂缝尖端以受拉为主,扩展角度较小时,试件主要以受压为主。冻融循环对试件的受力状态有一定的影响,特别是冻融次数较大时影响效果明显。(4)采用数值模拟软件PFC2D对微观参数进行标定,模拟了三点弯曲梁在冻融次数为0次、10次、20次和50次条件下的断裂试验。通过和室内试验结果进行对比,PFC2D数值模拟结果和室内试验结果较为吻合。

关键词： 纤维加筋固化轻质土   冻融循环   动三轴试验   动力特性  

摘要： 随着国家经济的发展以及生活水平的提高,对环境的治理以及废弃材料的再利用进一步得到重视。河湖底泥是泥沙、有机质、黏土以及各种矿物、各类营养物质（氮、磷等）不断累积于水体底部形成的。具有含水率高、强度低、成分复杂等不良特点。目前我国疏浚底泥总量较大,常规的填埋、堆放等处理方式对场地造成极大压力,并且疏浚底泥成分复杂,会对环境造成多种有害影响。将其处理成能够被利用的土工材料能大大缓解该类土对环境的压力。纤维加筋固化轻质土是一种人工合成的材料,能作为路基填料、建筑材料被应用于工程上,采用轻质固化技术处理疏浚底泥能变废为宝。本文考虑气候条件,对纤维加筋固化轻质土进行冻融循环试验以模拟温度变化,同时通过对土体施加不同间歇动荷载模拟土体应用于路基时的行车荷载,研究冻融循环与间歇荷载作用下纤维加筋固化轻质土动力特性,具体研究成果如下:（1）以课题组研制出的最佳配比制备纤维加筋固化轻质土,通过控制发泡时长的方法来获取不同密度的土样,通过对不同养护龄期以及不同密度的土样进行无侧限抗压强度试验,发现土样的强度随着养护龄期增长以及密度增大而增大,且在密度小于1.1g/cm3后土体强度极速降低,故选用龄期为28天,密度为1.1g/cm3的土样进行后续试验。（2）对不同冻融循环次数以及不同冻结温度条件下纤维加筋固化轻质土进行无侧限抗压试验,通过试验结果选定后续试验使用土样的冻融循环次数为0、1、3、5、7、9次。对经历冻融循环作用的纤维加筋固化轻质土进行三轴剪切试验,发现土体应力-应变曲线呈应变软化型,且土体抗剪强度指标与冻融循环次数呈负相关,与冻融循环温度呈正相关,在首次经历冻融试验时降低量最大,在第九次后趋于基本稳定。（3）对冻融循环条件下纤维加筋固化轻质土进行等时间歇动三轴试验,发现随着冻融循环次数的增加以及冻结温度降低,土体的累积塑性应变增大,并且累积塑性应变曲线呈三种形态,分别为稳定型、临界型以及破坏型。稳定型曲线在首次冻融循环试验后土体应变增加量最大,在第九次冻融循环试验后土体应变量趋于稳定。临界型曲线应变量随着冻融循环次数的增加逐渐增加直至破坏。破坏型曲线在破坏时所需要的振次随着冻融循环次数的增加而降低。（4）对冻融循环下纤维加筋固化轻质土进行不同加载形式的间歇动三轴试验,发现交替加载与不同间歇比加载条件下土体累积塑性应变发展规律与等时间歇加载类似,具有稳定型、临界型以及破坏型三种形态。对于交替加载,其累积塑性应变小于动应力幅值为σdM时的等时间歇加载累积塑性应变,且随着冻融循环次数的增加,交替加载的最终应变量逐渐接近动应力幅值为σdM的等时间歇加载。对于多级加载,土体在每一级加载下累积塑性应变趋势相似,都在较短的振次内迅速增大,随后趋于平稳,在最后一级加载时土体破坏,应变量迅速达到破坏值。在不同间歇比条件下,随着间歇时长的增加,累积塑性应变呈稳定型趋势的土体在更短的振次内达到稳定值,并且间歇阶段对土体变形具有抑制作用,随着间歇比的增大土体最终变形量降低。（5）通过不同形式间歇荷载作用下纤维加筋固化轻质土的累积塑性应变规律,建立了等时间歇加载、交替间歇加载以及多级间歇加载下纤维加筋固化轻质土累积塑性应变预测模型,对其进行分析,探究不同加载形式对预测模型的影响,并对模型进行验证,为工程实际提供一定的理论依据。

关键词： 冻融循环   BFRP筋混凝土柱   界面粘结   轴压性能   数值分析  

摘要： 我国的北部,有大量的钢筋混凝土结构遭到冻融循环的作用,进而产生冻融损伤积累,降低了结构承载能力,影响了结构的正常服役。BFRP筋(玄武岩纤维增强复合筋)作为一种新型的土木工程材料有着许多优点,大量学者对于BFRP筋混凝土结构进行研究,结果表明BFRP筋混凝土结构由于BFRP筋自身轻质高强等优点相比于钢筋混凝土有更加良好的耐久性能和承载能力。文章使用试验和数值模拟相结合的方法对冻融循环作用下BFRP筋混凝土短柱进行研究,从而为在冻融循环地区使用BFRP筋混凝土结构提供依据。主要内容如下: (1)分别设计了三种强度等级的混凝土材料分别为C30,C40和C50,选用了3种BFRP筋,直径分别为8mm、10mm和12mm,表面带肋,将材料进行0,100,200和300次冻融循环作用后,测试了材料的力学性能。试验结果表明:随着冻融循环作用次数的增多,混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度不断下降;混凝土强度等级越高,冻融循环作用对混凝土力学性能的不利影响有所降低;冻融循环作用次数越多,BFRP筋的脆性在逐渐提高。 (2)为了研究冻融循环作用次数、混凝土强度等级、BFRP筋的配筋率的影响,本文通过正交试验法设计了20个BFRP筋混凝土短柱,分别进行0、100、200和300次的冻融循环试验,再开展轴心受压试验。试验结果表明:(1)冻融循环作用次数越多,构件的轴压承载能力和延性都不断下降;(2)混凝土强度等级越高,冻融循环作用对构件轴压性能不利影响越小;(3)BFRP筋的配筋率越大,轴心受压短柱的峰值承载力提高不明显,但是构件的延性有所增加。除此之外,本文还研究了构件长细比和偏心距对BFRP筋柱轴压和偏压性能的影响,结果表明:长细比在3～7.5之间变化时,构件的抗压性能变化较小,且当荷载偏心距由75mm增加到150mm时,试件的破坏模式由小偏心受压转为大偏心受压。 (3)基于有限元软件ABAQUS对冻融循环作用下BFRP筋混凝土短柱进行了建模分析。数值模型中,为了考虑冻融循环作用对混凝土、BFRP筋以及BFRP筋混凝土界面粘结性能影响,构建了混凝土材料、BFRP筋及二者间界面的力学性能退化本构模型,并通过cohesive接触单元考虑BFRP筋与混凝土间界面粘结性能的影响,对BFRP筋轴心受压短柱的破坏行为进行了数值分析。结果表明:数值分析结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的合理性和精确性。 (4)基于上述数值模型,进一步开展拓展分析,并对冻融循环作用下BFRP筋混凝土轴压短柱的力学性能退化机理进行了研究。结果表明,冻融循环作用下,混凝土材料性能退化及其与BFRP筋间界面粘结性能的退化是导致轴压构件性能退化的关键,且混凝土材料性能退化的对于试件承载能力影响更大,界面粘结性能的退化对试件的延性系数影响更大。最后,在数值模拟和拓展分析结果的基础上,本文建立了冻融循环作用下BFRP筋混凝土短柱的轴压承载力计算公式,为BFRP筋混凝土结构设计与应用提供理论依据。