混凝土结构因具有力学性能优异、造价经济以及取材方便等优点,是目前应用最为广泛的结构形式之一。在交通运输工程以及海洋工程等领域中,混凝土结构的工作环境存在强腐蚀性特点,由此导致的钢筋锈蚀会严重影响相关结构的安全性和耐久性。为了提高钢筋的抗腐蚀性能同时控制生产成本,热轧带肋碳素钢-不锈钢复合钢筋被提出并得到广泛研究。现阶段针对热轧带肋碳素钢-不锈钢复合钢筋的研究多集中在复合钢筋的抗腐蚀性能以及加工工艺等方面,针对复合钢筋的力学性能尤其是高应变低周疲劳性能的相关研究则相当匮乏。然而在海啸以及罕遇地震及超罕遇地震等极端灾害作用下,混凝土结构塑性铰区域内的纵向受力钢筋将承受高应变的往复荷载作用并最终发生低周疲劳破坏,因而研究热轧带肋碳素钢-不锈钢复合钢筋的低周疲劳性能对相关混凝土结构的抗灾能力分析和评估具有重要的理论和实际意义。针对上述问题,本文以一种芯材为HRB400E热轧带肋钢筋、覆层材料为316L不锈钢的复合钢筋作为研究对象,通过单向拉伸试验、系列低周疲劳试验并结合理论分析,研究了该类型复合钢筋的基本力学性能、低周疲劳性能以及疲劳破坏过程中的强度-损伤相关关系。具体研究内容及主要结论如下:(1)通过对3种直径的复合钢筋及HRB400E热轧带肋钢筋进行单向拉伸试验,对比研究了复合钢筋的屈服强度、极限抗拉强度以及伸长率等基本力学性能。试验结果显示该复合钢筋力学性能优异,满足《建筑结构抗震设计规范》相关要求,可以用作抗震结构中的纵向受力钢筋。(2)通过系列低周疲劳试验,研究了考虑屈曲影响后复合钢筋及HRB400E热轧带肋钢筋的低周疲劳性能,并研究了应变率对复合钢筋疲劳性能的影响。试验结果显示,复合钢筋具有优异的低周疲劳性能;另外,在小应变幅值下应变率会较为明显地影响复合钢筋的疲劳性能,而在大应变幅值下应变率对复合钢筋疲劳寿命的影响则非常有限。(3)通过统计分析提出了考虑屈曲影响的复合钢筋及HRB400E热轧带肋钢筋低周疲劳寿命计算公式;研究了复合钢筋及HRB400E热轧带肋钢筋疲劳破坏过程中极限应力和应力幅值的变化规律,并基于试验数据的下包络线提出了考虑屈曲影响的复合钢筋及HRB400E热轧带肋钢筋的极限应力—疲劳损伤相关关系公式和应力幅值—疲劳损伤相关关系公式。研究表明:复合钢筋及HRB400E热轧带肋钢筋在疲劳破坏过程中的强度退化规律无本质区别;不同应变幅值下,钢筋极限应力及应力幅值随疲劳损伤累积的变化规律存在显著差异,当应变幅值不超过2%时,钢筋的极限应力及应力幅值在疲劳损伤累积系数达到0.9之前未出现明显下降,而当应变幅值超过2%以后,钢筋极限应力和应力幅值均存在持续且较为急剧的退化现象直至钢筋发生疲劳断裂。