本文针对海上工程建设的需求提出了一种新型纤维增强复合材料(简称复材)-混凝土组合结构,该结构在海洋条件下耐腐蚀免维护、可就地取材、施工方便,具有广阔的应用前景。本文对其中的柱和节点开展了一系列研究。首先,提出了新型复材增强约束混凝土(Pultruded Profile-Reinforced CFFT,简称为PPR-CFFT)柱,是在复材缠绕管约束混凝土(Concrete-Filled FRP Tube,简称为CFFT)中内嵌纵向复合拉挤型材而构成。先进行了轴压、压弯和受弯的系列试验,获得了PPR-CFFT柱的典型破坏模式,并证明PPR-CFFT柱在实际压弯工况下的力学性能优于CFFT柱;其中的复合型材肋板可显著增强构件的抗弯承载能力和刚度;型材的开槽构造可防止滑移发生,使其强度充分发挥,从而使构件具有稳定的承载能力和较强的极限变形能力。之后,发展了复材渐进损伤本构,建立了PPR-CFFT柱的有限元模型,通过对轴压和偏压受力全过程的分析,揭示了复材管非均匀约束现象的机理及其影响。进而,基于试验和数值模拟,建立了PPRCFFT柱截面承载力分析方法,分析获得了PPR-CFFT柱压弯承载能力的参数影响规律,还编制了可考虑不同弯曲方向的截面分析程序,对PPR-CFFT柱的双向压弯性能进行了对比研究;最终提出了PPR-CFFT柱的压弯承载力设计计算方法。其次,发明了PPR-CFFT柱与复合型材梁的连接节点构造。先对该节点进行了柱顶恒压下梁端对称和反对称加载试验,结果表明该节点的典型破坏模式为节点外复合型材梁端翼缘受压屈曲,破坏前该节点都具有稳定的承载能力和抗弯刚度,经分析属于刚性连接;还基于试验分析了节点的性能退化规律及传力机制,提出了其峰值承载力的计算方法。然后对节点区的轴压性能进行了试验研究和模拟分析,结果表明该节点方案可提供足够的轴向承载能力;并利用有限元模型开展参数分析,识别出了影响节点区轴压性能的关键参数。最后,研究了采用海水珊瑚骨料混凝土的CFFT的轴压性能,结果表明复材管约束能有效改善海水珊瑚骨料混凝土的脆性破坏,并提高其强度和变形能力。研究发现,海水珊瑚骨料混凝土具有体积可压缩性,由此带来的“压实效应”会使复材管约束作用延时发挥。基于此,在已有模型的基础上,发展了可考虑“压实效应”的混凝土约束本构,适用于复材管约束海水珊瑚骨料混凝土的轴压行为预测。综上,本文为复材-混凝土组合结构的工程应用提供了理论基础和技术支撑。