国内外研究和工程实践表明,FRP-混凝土组合结构是力学性能良好、耐久性强且在结构全寿命周期具有成本优势的有效结构,能够更好地发挥FRP材料的优异特性。采用强度高、耐腐蚀性强的超高性能混凝土（UHPC）代替普通混凝土与FRP型材组合,可以显著减轻结构重量、提升刚度、限制裂缝宽度并进一步提高耐久性。目前关于FRP-UHPC组合结构的研究相对较少,也缺乏相应的设计计算方法。本文依托“十三五”国家重点研发计划—“绿色建筑及建筑工业化”专项—“高性能纤维增强复合材料与新型结构关键技术研究与应用”项目—课题五“工业标准化纤维增强复合材料拉挤型材构件及其新型结构体系研究”（2017YFC0703005）资助,对界面采用胶栓混接连接件的GFRP工字型材-UHPC组合梁受力性能开展试验研究,建立有限元模型进行数值模拟,结合试验规律、数值模拟结果和理论分析,提出相应的设计计算方法。主要研究内容和成果如下:通过对10个GFRP工字型材-UHPC组合梁试件进行四点弯试验,研究剪跨比、UHPC板厚和UHPC强度对组合梁受力性能的影响。试验结果表明,GFRP工字型材-UHPC组合梁的剪切破坏模式为脆性破坏,破坏发生在剪跨段:GFRP腹板、上翼缘交接处为薄弱点,易发生破坏;UHPC板发生剪切破坏。通过对荷载位移的分析发现,剪跨比从4.0减小到1.0,组合梁承载力提高22.5%;UHPC板厚从30mm增加到50mm,组合梁承载力提高8.3%;组合梁UHPC板开裂后,整体刚度减少约23%～31%。对跨中截面纵向应变的分析表明,组合梁基本满足平截面假定;破坏阶段,GFRP发挥材料极限抗拉强度的11%～47%,UHPC发挥材料极限抗压强度的18%～63%;从试验初始加载阶段到临近破坏时,GFRP腹板承担的剪力比例从30%左右增加到90%左右;UHPC板厚越小,GFRP腹板承担的剪力比例越高。对组合梁端界面相对滑移测值的对比分析表明,界面采用胶栓混接连接件的GFRP工字型材-UHPC混凝土组合梁,具备良好的变形协调能力和较高的界面抗剪承载力;胶栓混接是一种比较可靠的连接件形式。基于有限元软件ABAQUS,选择合理的GFRP和UHPC本构关系模型,并详细介绍了GFRP工字型材-UHPC组合梁建模方法,进行了有效模拟计算。采用基于三维Hashin损伤准则和刚度退化准则编写的Vumat子程序,可以分别模拟出GFRP型材纤维和基体的损伤破坏,能够较好地预测GFRP的破坏模式。将数值模拟结果与试验结果进行对比,模型适用性较好。数值模拟分析结果揭示了GFRP工字型材-UHPC组合梁在弯剪作用下的破坏过程,UHPC板在剪跨段范围内靠近加载点处开裂后,组合梁发生应力重分布,随着荷载进一步增加,GFRP腹板出现局部剪应力和压应力集中,最终发生类似剪压破坏的破坏形态。基于数值模拟模型,对影响GFRP工字型材-UHPC组合梁抗剪承载力的因素进行参数分析,结果表明:UHPC板厚度、宽度和GFRP腹板厚度、高度与GFRP工字型材-UHPC组合梁抗剪承载力之间呈线性变化关系,随着四个参数增大,组合梁抗剪承载力均逐渐提高;剪跨比与GFRP工字型材-UHPC组合梁抗剪承载力之间呈抛物线变化关系,随着剪跨比增大,组合梁抗剪承载力逐渐降低。参照国内外关于钢-混凝土组合梁和FRP型材-混凝土组合梁的计算方法,结合本文试验分析所得规律,总结GFRP工字型材-UHPC组合梁设计控制准则;考虑UHPC板对组合梁抗剪刚度的贡献,提出正常使用极限状态下,忽略界面滑移的跨中挠度计算公式;基于FRP型材-混凝土组合梁抗弯承载力计算方法,总结GFRP工字型材-UHPC组合梁抗弯承载力计算公式;采用叠加法,结合参数分析所得不同参数对组合梁抗剪承载力的影响,将GFRP工字型材和UHPC梁的抗剪承载力计算公式合理叠加并进行拟合修正,提出GFRP工字型材-UHPC组合梁抗剪承载力计算公式。对比建议公式计算值与试验值和数值模拟值,计算精度较高。