FRP作为一种轻质高强耐腐蚀易加工、造型多变的新型结构材料，日益受到土木工程界的青睐。为充分发挥FRP材料优良的抗拉性能，弥补由于构件尺寸纤薄导致的构件刚度不足以及材料各向异性导致的抗剪性能不足，设计传力性能合理的组合结构成为FRP应用研究的热点之一。FRP型材加混凝土翼板的组合形式是目前研究较多的一种典型FRP组合结构，主要依靠上部混凝土承压、下部FRP型材受拉，能更大限度发挥混凝土与FRP各自的材料性能优势。目前针对FRP-混凝土组合结构的力学性能多采用试验研究方法，现行《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中组合结构的定量设计方法也主要依靠试验回归；为保证足够安全储备与简化计算，规范中FRP-混凝土组合梁的抗弯刚度计算公式不计入FRP腹板贡献，用以抵消因忽略组合梁界面滑移与剪切效应影响产生的误差，分析方法不尽完善。国内外针对FRP-混凝土组合结构的数值模拟研究甚少，且往往忽略FRP材料的损伤破坏机制，假设FRP材料为线弹性材料；对组合结构中FRP与混凝土界面的力学性能以及粘结破坏机制的数值分析也嫌不足，常以共结点方式处理界面连接，不能有效模拟界面的粘结滑移及剥离破坏。
　　为此，本文针对一种GFRP工字梁与混凝土翼板构成的组合梁，进行了数值模拟，定量研究其力学性能与破坏机理，推导基于等效刚度的简化设计公式，并通过参数分析验证其合理性。编写了复合材料基于Hashin损伤的刚度退化准则的vumat子程序，建立了三维正交各向异性下GFRP型材本构及其相应有限元模型，采用双线性内聚力单元模拟组合梁界面力学行为。与组合梁受弯性能试验结果的对比，验证了所建GFRP-混凝土组合梁有限元模型的合理性与有效性。同时，研究了混凝土强度与截面尺寸、粘结胶层类型及腹板高度等因素对组合梁受弯破坏形式及其承载力的影响。研究结果显示，组合梁受力初始阶段，混凝土翼缘和GFRP型材在有效粘结下协同受力，随后混凝土受拉区产生微裂缝，界面粘结逐步损伤，整体结构的最终破坏失效模式受混凝土翼板的强度、厚度与宽度、胶层类型等的影响。界面粘结性能随着混凝土强度的提高被削弱，使用韧性较好的软胶层能使GFRP和混凝土有效连接。在剪跨比较小的GFRP-混凝土组合梁中，支座处加加劲肋能有效提高组合梁的抗弯刚度。最后，基于平截面假定，引入组合梁剪切和界面滑移效应的刚度折减系数，并考虑加劲肋影响，推导建立了GFRP-混凝土组合梁等效抗弯刚度与极限承载力简化设计公式，将公式与数值分析结果对比，验证了所提出的简化设计公式的合理性。