双钢板混凝土组合结构由外侧钢板、核心混凝土并通过剪力连接件组成,因其充分发挥了钢板拉伸性能好和核心混凝土受压能力强的特点,目前常用于船体结构、石油平台甲板、AP1000核电站等。本文针对现有的双钢板混凝土组合墙板进行改进,通过起拱的方式形成拱形组合墙板结构,作为抗冲击抗爆的防护墙板。本文开展了拱形双钢板混凝土组合墙板的静力及冲击性能试验研究,以此为基础并结合有限元数值仿真及板壳理论进行承载力及冲击响应计算的探索,并拓展到拱形双钢板混凝土组合墙板失效评估模型的研究,最后将拱形双钢板混凝土组合墙板应用到防护结构中,展开了汽车撞击拱形双钢板混凝土防护墙结构的冲击响应研究和多目标优化分析。详细工作内容如下:（1）进行了13个拱形双钢板混凝土组合墙板的静力试验,通过改变钢板和混凝土厚度、剪力连接件间距和剪力连接件种类,获得了静力荷载下拱形组合墙板的荷载-位移曲线、钢板应变、结构破坏模式以及变形特征。采用ANSYS/LS-DYNA平台对拱形双钢板混凝土组合墙板结构建立了精细化有限元模型,通过对比荷载-位移曲线、结构变形以及破坏模式,验证了数值模拟方法的准确性,并开展拱形组合墙板静力荷载下的扩大参数分析,探究了钢板和混凝土厚度、剪力连接件间距以及矢跨比对结构受力性能的影响规律。定义了拱形双钢板混凝土组合墙板的名义屈服承载力和极限承载力,根据受力平衡和能量守恒,提出了拱形组合墙板结构名义屈服承载力和极限承载力的计算方法。（2）通过9个拱形双钢板混凝土组合墙板的冲击试验,获得了冲击荷载下拱形组合墙板的冲击力时程、位移时程、钢板应变、结构破坏模式以及结构变形,分析了钢板和混凝土厚度、剪力连接件间距对结构响应的影响规律。试验中拱形双钢板混凝土组合墙板在冲击荷载下的破坏形式出现塑性变形、上钢板撕裂和上钢板击穿三种类型。通过对比有限元模型与试验冲击力时程、位移时程和破坏形式等冲击响应,证明了有限元模型可以提供可靠的预测结果。（3）基于ANSYS/LS-DYNA平台,通过改变冲击锤头的直径、质量和冲击速度,对拱形双钢板混凝土组合墙板受到冲击荷载作用进行了108个有限元模型计算,将拱形组合墙板失效模式定义为结构局部凹陷、结构上钢板撕裂和结构击穿破坏三种,并从能量传递与转化的角度,揭示了拱形组合墙板在冲击荷载下的破坏机理。获得了拱形双钢板混凝土组合墙板结构受到冲击荷载时失效模式的分布规律。通过分析结构受到局部静力荷载与冲击荷载的响应特征对比,分析其受力机理的区别。同时对比拱形组合墙板结构与平板结构的破坏特征,证明了拱形组合墙板结构的优越性。采用了弹性-塑性二阶段的方法,根据能量守恒和受力平衡得到了冲击荷载下拱形双钢板混凝土组合墙板的承载力-位移关系。通过等效单自由度模型,得到了冲击位移响应的计算方法。将拱形组合墙板发生上钢板撕裂状态定义为结构失效,获得了失效临界曲线,通过建立拱形组合墙板最大吸收动能与初始施加动能的关系,提出了快速判断结构是否发生失效的方法。（4）将拱形双钢板混凝土组合墙板应用于防护墙结构,并提出了适用于工程应用的支座设计方案。建立了福特F-800汽车撞击下拱形双钢板混凝土防护墙结构的精细化有限元模型,通过分析混凝土板、支座以及汽车在不同时刻的破坏状态,得到了汽车撞击拱形防护墙结构的破坏全过程以及破坏机理,分析了混凝土和钢板厚度、拱高以及冲击速度等参数对防护墙结构损伤的影响规律。通过非支配排序遗传算法得到汽车撞击下防护墙结构位移比和支座顶点位移的Pareto解集、防护墙结构位移比和防护墙结构质量的Pareto解集,为不同冲击工况下防护墙结构设计提供指导。