本文针对冻融环境下混凝土结构损伤问题,结合水泥混凝土冻融机理,采用材料非连续计算的离散元法,提出了一种适用于水泥混凝土的微观冻融损伤模型,并利用该模型模拟了不同环境因素下的水泥混凝土冻融损伤规律。该模型的核心思想是基于微观水泥混凝土冻融机理,利用PFC3D软件对水泥混凝土微观结构中的孔隙水及胶结材料进行定义,通过模拟孔隙水的冻胀过程进行水泥混凝土的冻融加载。该模型选用PFC3D软件中的平行粘结模型来考虑材料颗粒间的胶结性。为了反映水泥混凝土材料的弹塑性破坏规律,研究中将平行粘结模型的线性本构关系修正为非线性曲线关系,使模型加载结果更加准确。本文主要完成了以下三项内容:(1)针对C30、C40、C60水泥混凝土的冻融损伤规律进行仿真计算,其中考虑了降温速率、最低温度、冷冻时间及饱水程度四种环境因素,得出了标准冻融试验与不同冻融影响因素下的冻融试验结果。(2)利用上述多因素仿真结果,通过数学拟合分析,提出了标准冻融试验与实际环境冻融的定量等效关系。(3)利用C++平台进行了水泥混凝土冻融损伤计算器小程序的开发,该程序不但可以查询C30、C40和C60混凝土冻融损伤规律,还能够用来评价混凝土抗冻等级和预测下实际工况混凝土的使用寿命。本文的研究结果表明:离散元法在混凝土材料冻融损伤计算效果优势突出,结果准确,不但省时高效,还能打破传统室内冻融试验的条件限制。本文提出的标准冻融试验次数与实际环境冻融次数的等效计算关系,可以为水泥混凝土的冻融损伤研究和实际工程的冻融效应评价提供重要参考。