纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)具有轻质、高强等优点被广泛应用于结构的补强加固。但是,FRP加固后的结构脆性性能显著,不利于结构抗震。本文结合国家自然科学基金项目(51108355)和湖北省自然科学基金项目(2011CDB269),提出了一种新型复合材料,即采用FRP与钢板混杂铺设形成FRP-钢板复合材料。这种新型复合材料可以充分发挥FRP与钢板力学性能的互补性,显著地改善单一加固材料的强度、延性和刚度。本文研究了FRP-钢板复合材料静力拉伸性能、温度作用下FRP-钢板复合材料的静力拉伸性能、温度作用下FRP与钢板的界面粘结性能、FRP-钢板复合材料在干湿交替老化作用下的耐久性能,主要包括以下几个方面：1、对36个制作的FRP-钢板复合材料试件进行静力拉伸试验。研究FRP-钢板复合材料的基本力学性能,影响因素包括：纤维种类(碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维)、纤维铺设层数、钢板厚度以及纤维铺设方式。研究结果表明：(1)CFRP与钢板混杂铺设形成的CFRP-钢板复合材料不但具有较高的强度,而且具有较好的塑性性能；GFRP与钢板混杂铺设形成的GFRP-钢板复合材料在钢板屈服后具有较好的延性性能；(2)当FRP铺设层数一定时,随着钢板厚度的增加,FRP-钢板复合材料的基本力学性能增强,但是增强幅度逐渐降低,当钢板厚度超过4mm时,降低速度增大；(3)FRP与钢板的铺设方式越对称、均匀,FRP-钢板复合材料受力性能越好。根据试验结果,采用复合材料力学中的混合法则,本文建立了FRP-钢板复合材料的应力-应变关系模型,理论计算值与试验值吻合较好。2、对66个在30℃‖120℃温度作用下的CFRP-钢板复合材料和GFRP-钢板复合材料进行了静力拉伸试验。试验结果表明：随着温度升高,FRP-钢板复合材料的基本力学性能降低,在粘结胶体的玻璃化转化温度50℃附近降低速率较大。根据试验结果,本文分别提出了温度作用下,FRP-钢板复合材料弹性模量、钢板屈服后模量、屈服强度和纤维断裂强度计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。3、通过153个FRP与钢板的双向剪切试件,研究温度范围30℃～120℃作用下FRP与钢板的界面粘结性能。根据研究目的不同,采用两种FRP与钢板双向剪切模型进行试验研究。(1)FRP与钢板的双向剪切模型Ⅰ试验结果表明：1)随着温度升高,FRP与钢板双向剪切模型Ⅰ试件的破坏模式发生转变；2)随着温度升高,FRP与钢板双向剪切模型Ⅰ试件的极限强度和粘结刚度逐渐降低,在粘结胶体的玻璃化转化温度附近降低速率较大。根据试验结果,结合粘结胶体在温度作用下的力学性能退化关系,采用修正的Arrhenius(阿伦尼乌斯)方程,本文提出了FRP与钢板粘结刚度退化计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。(2)FRP与钢板的双向剪切模型Ⅱ试验结果表明：1)随着温度升高,FRP与钢板双向剪切模型Ⅱ试件的极限强度降低；2)温度作用下,FRP与钢板双向剪切模型Ⅱ试件的破坏模式主要是FRP与钢板的剥离破坏；3)在研究FRP与混凝土粘结界面成果的基础上,本文建立了不同温度作用下FRP与钢板粘结剪应力-滑移关系模型,并提出了不同温度作用下,FRP与钢板粘结极限承载力计算公式,并将计算值与试验值对比,结果表明吻合较好。4、通过120个试件研究干湿交替作用下CFRP-钢板复合材料的耐久性能。试验结果表明：(1)干湿交替作用对单侧铺设CFRP-钢板复合材料的屈服强度、纤维断裂强度影响较大,对弹性模量和钢板屈服后模量影响较小；(2)干湿交替作用对双侧铺设CFRP-钢板复合材料的屈服强度、纤维断裂强度、弹性模量以及纤维屈服后模量均有较大影响；(3)双侧铺设CFRP-钢板复合材料的力学性能退化速率高于单侧铺设CFRP-钢板复合材料。根据试验结果,本文建立了在干湿交替作用下CFRP-钢板复合材料静力拉伸性能计算模型,对CFRP-钢板复合材料在干湿交替环境下的基本力学性能损失进行预测分析,模型计算结果与试验结果吻合较好。本文提出了CFRP-钢板复合材料纤维断裂强度计算模型对CFRP-钢板复合材料在干湿交替环境下的使用寿命进行预测分析。