“烟塔合一”作为先进的环保技术，它可节约基建投资和运行成本，有效提升脱硫后烟气的扩散高度，降低污染。FRP烟道设计作为“烟塔合一”技术的重要内容，应用时间较短，缺乏工程案例和设计标准，目前存在主要技术问题是：烟道材料是各向异性的，缺少有效预测烟道力学性能的方法。本文主要从强度、刚度、热膨胀系数3个方面对FRP烟道力学性能进行预测，为烟道结构设计提供参考，并开发了可视化FRP烟道设计程序。　　文中首先建立了层合板渐进失效分析的强度预测模型。将改进的Hashin失效准则和材料退化模型集成到有限元分析中，通过重启动技术完成每一步荷载加载，模型可有效地模拟层合板从初始失效到最终破坏的渐进失效过程。利用该模型预测了不同铺层层合板结构的极限强度，模拟结果与文献试验结果吻合较好，误差都在7％以内，验证了失效模型的正确性，为预测烟道结构极限强度提供了依据。　　然后建立了单向复合材料RVE模型。基于细观力学，利用有限元方法建立了细观与宏观的关系，材料的宏观弹性模量和热膨胀系数预测值均与试验值吻合良好。利用这一模型研究了细观参数对烟道单向复合材料宏观弹性模量和热膨胀系数的影响，为烟道单向复合材料的优化设计奠定了基础，减少了试验重复次数。　　再提出了层合板RVE模型。将各单层的力学性能与层合板整体性能关联起来，利用有限元方法预测了层合板9个等效弹性模量和3个等效热膨胀系数，通过与文献对比，误差在2%以内，验证文中模型的有效性，为烟道结构计算提供参数。利用该模型预测了4种烟道铺层结构的刚度和热膨胀系数，分析了铺层中缠绕纱含量对等效弹性模量和等效热膨胀系数的影响。　　文中还采用渐进失效模型预测了4种烟道铺层结构的环向和轴向强度，并分析了一布一纱铺层结构的破坏位置和破坏形式，预测的环向拉伸强度值与试验值误差为8.6%，可以接受。随着铺层中缠绕纱含量的增加，环向强度增加，轴向强度降低。文中创新性提出了一布三纱铺设方式，其结构轴向强度满足设计要求，而且施工制作方便，为FRP烟道铺层设计提供了一种全新的铺层方案。　　文中最后在预测FRP烟道力学性能的基础上，开发了基于ANSYS的烟道设计程序。程序中将烟道层合板等效为各向异性板，考虑烟道结构的整体受力，只需输入预测的烟道力学参数及几何、载荷等参数，便可调用ANSYS软件进行后台计算。程序具有良好的人机交互界面，减少设计人员的工作量，提高了分析效率。利用程序计算了某燃煤电厂FRP烟道不同铺层设计对烟道的影响。结果显示：一布三纱铺设的烟道强度和稳定性都满足设计要求，更为经济合理，对FRP烟道设计和推广应用具有一定的理论和工程实际意义。