大量震害表明,地震作用下钢筋混凝土结构的倒塌多起因于节点的破坏,而钢筋与混凝土的粘结失效是节点区强度丧失、刚度退化及变形增加的主要原因之一。已有研究表明,粘结性能的优劣与混凝土自身的材料性能密切相关,尤其是其抗拉强度和耗能能力,而混杂纤维的掺入可以综合改善混凝土的力学性能。本文在国家自然科学基金“反复荷载下钢-聚丙烯混杂纤维混凝土粘结性能与节点抗震性能”(项目编号:51278388)的资助下,参考现有研究成果,采用试验研究、理论分析和数值计算相结合的方法,对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋的粘结性能进行了系统研究,建立了相应的粘结强度计算公式和粘结-滑移本构模型。主要工作及成果如下:(1)考虑纤维特征参数、混凝土强度、箍筋约束和加载方式等因素,设计制作了102个试件,通过试验研究混杂纤维混凝土的粘结性能,结果表明:与普通混凝土相比,钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋的粘结强度、峰值滑移和滞回耗能均有不同程度的提高,粘结破坏时试件表面裂缝的数量大幅减少、宽度明显变窄、扩展速度降低。其中,当钢纤维体积掺量为1.5%、长径比为60,聚丙烯纤维体积掺量为0.15%、长径比为167时,粘结强度、峰值滑移和滞回耗能分别提高了 18.2%、75.6%和119.5%。(2)对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋粘结-滑移的全过程进行了深入分析,根据混凝土基体中裂缝的开展情况和纤维的桥接作用,将混杂纤维混凝土与变形钢筋的粘结-滑移全过程划分为四个主要阶段:裂缝起裂阶段、裂缝扩展阶段(裂缝初始扩展阶段、裂缝稳定扩展阶段和裂缝失稳扩展阶段)、裂缝闭合阶段、摩擦滑移阶段(静摩擦阶段和动摩擦阶段)。其中,混杂纤维的增强、阻裂和增韧的效果主要体现在裂缝扩展阶段。(3)基于试验结果,对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋在单调荷载和低周反复荷载作用下的粘结机理,以及混杂纤维的增强机理进行了探讨。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋的粘结应力主要由化学胶结力、界面摩阻力和机械咬合力等三部分组成。混杂纤维的增强机理主要体现在:微观结构上,混杂纤维能优化孔隙结构、密实骨料界面和广布微筋网络;宏观受力上,混杂纤维能在受力各阶段抑制裂缝萌发、扩展;混杂效应上,混杂纤维能协同工作、共同作用,发挥各自的功能优势。(4)在分析试验结果和粘结机理的基础上,本文基于欧洲模式规范,根据复合材料理论,引入纤维影响系数,建立了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋粘结强度的经验公式;基于Tepfers模型,根据厚壁圆筒理论,考虑箍筋约束的增强作用,建立了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋粘结强度的理论模型。经验证,上述经验公式与理论模型具有较高的精确度,可供实际工程设计参考。(5)根据试验研究结果,基于损伤力学基本原理,本文在传统的弹簧模型中引入随机变量以表征界面的损伤程度,分别采用了 Weibull分布和对数正态分布作为弹簧破坏时极限伸长量的分布模型,并考虑纤维特征参数的影响,建立了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋粘结-滑移的唯象本构模型。该模型能够较为合理地反映单调荷载和低周反复荷载作用下纤维的增强作用和粘结应力的退化。(6)为了能够准确合理地反映钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋界面的粘结损伤和塑性滑移等基本特征,本文基于热力学基本原理和弹塑性理论,建立了弹塑性损伤粘结-滑移本构关系,包括损伤演化、屈服准则、硬化规律和流动法则,并引入数值算法编写程序,实现了该理论模型的数值化。经已有文献数据验证表明,该理论模型适用范围较广,可用于模拟不同种类的混凝土(混杂纤维混凝土、单掺纤维混凝土和普通混凝土)与不同外形的钢筋(变形钢筋和光圆钢筋)在不同加载路径(单调加载、重复加载和低周反复加载)下的粘结-滑移全过程。最后,在总结全文的基础上,对该课题的后续研究提出了建议。