寒冷地区的大坝、桥梁等钢筋混凝土结构物，一方面承受着复杂的荷载作用，另一方面还经受着温度变化导致的冻融循环作用，为了更好地研究荷载作用与冻融循环联合作用下钢筋混凝土结构的损伤特性，本文以100个尺寸为100mm×100mm×300mm的箍筋约束混凝土试件为研究对象，通过对单因素疲劳、单因素冻融、先冻融后疲劳和先疲劳后冻融四种不同情况下约束混凝土试件的单轴抗压破坏试验，研究了疲劳荷载或冻融循环单因素、疲劳加载与冻融循环联合作用对约束混凝土试件力学性能的影响，探究了经受疲劳荷载和冻融循环联合作用后约束混凝土试件的损伤演化机理，建立了单因素作用下的损伤演化方程和联合作用下约束混凝土的损伤本构模型。主要研究成果如下：
　　（1）通过经历疲劳荷载作用或冻融循环作用后约束混凝土试件的单轴抗压破坏试验，研究了疲劳加载次数与冻融循环次数对约束混凝土各项力学性能指标的影响，建立了以相对动弹性模量为评价标准的疲劳强度损伤方程和冻融损伤后的质量变化方程。结果表明，疲劳强度损伤方程能较准确的预测约束混凝土试件的相对剩余强度，质量变化方程能较好的反映约束混凝土的质量变化情况。
　　（2）通过先冻融后疲劳约束混凝土试件的单轴抗压破坏试验，探讨了冻融循环次数以及疲劳加载次数对应力-应变关系的影响，并利用疲劳强度损伤模型对经历不同冻融次数的后疲劳试件的抗压强度进行了预测。结果表明，当约束混凝土试件的疲劳加载次数与冻融循环次数增加时，其轴心抗压强度与静弹性模量均不断降低，峰值应变则在冻融0次~100次期间增大较快，冻融100次~200次期间变缓，冻融200次~300次期间再次加快。通过先疲劳后冻融约束混凝土试件的单轴抗压破坏试验，分析了疲劳加载与冻融循环作用对约束混凝土试件抗压强度、峰值应变和弹性模量的影响，建立了约束混凝土的损伤本构模型。结果表明，当约束混凝土试件的疲劳加载次数与冻融循环次数增加时，其轴心抗压强度与静弹性模量不断降低，峰值应变不断增大，利用损伤本构模型对应力-应变全曲线试验数据进行拟合，有较好的拟合效果。
　　（3）通过素混凝土与约束混凝土试件的无量纲化应力-应变全曲线对比，探讨了疲劳荷载与冻融循环不同作用次序下混凝土的箍筋约束效应，对比分析了素混凝土与约束混凝土的冻融与疲劳损伤机理，结果表明，约束混凝土试件无量纲化应力-应变全曲线的上升段较为饱满，而素混凝土试件的上升段则近似于斜直线，与素混凝土试件的下降段曲线相比，约束混凝土试件的下降段曲线斜率较小且较为平直。未经受冻融循环作用与疲劳荷载作用的试件箍筋约束效果最强，冻融循环作用与疲劳荷载作用对箍筋的约束效果有明显的削弱作用。
　　（4）运用数学模型结合约束混凝土试件的试验数据，对不同地区经受疲劳荷载作用后冻融的混凝土使用寿命进行预测，结果表明，经受疲劳加载的次数与使用寿命呈负相关，历经的疲劳加载次数越多，使用寿命越短，当疲劳加载次数为2×104次时，使用寿命减小了12%～13%，当疲劳加载次数为4×104次时，使用寿命减小了20%～23%，当疲劳加载次数为6×104次时，使用寿命减小了29%～30%。