近年来，玻璃纤维增强塑料管作为一种由高强度、低密度的复合材料管道，由于其具有地下管道所需的耐腐蚀性强、高强、轻质等一系列优点，逐渐被土木工程领域关注和研究。国内外大量学者对纤维增强塑料管的性能和应用进行了大量的实验研究。玻璃纤维增强塑料管主要被应用于市政排水排污、公路涵洞等领域。国内外对玻璃纤维增强塑料管的应用越来越广泛，并且对其生产技术和力学性能不断优化，其中玻璃钢夹砂管的发展具有十分前景。玻璃钢夹砂管道虽然有许多优势，但在管道设计、经济造价、工程应用等方面还存在许多问题有待解决，我们还需要做大量的实验研究和探索。
　　目前，我国对玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的力学性能研究仍处在初始阶段，近几年有学者对玻璃纤维增强塑料夹砂管涵进行了疲劳状态下的管涵力学性能分析，对管涵在车辆载荷下进行安全性评价等，但对于结构优化设计内容研究较少。本文基于经典层合板理论，建立了玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的本构模型，对管壁的各层刚度性能进行了探讨，通过利用蒙特卡罗法对管壁进行了可靠度分析，最后通过利用改进的鲸鱼算法对玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的结构优化提出了建议，所完成的主要工作如下：
　　（1）对玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的国内外研究现状进行了系统的概述，特别分析了国内学者的最新研究进展，并通过对比分析然后提出了目前玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的研究方向。基于复合材料结构力学内容，分析了纤维缠绕复合材料的应力-应变关系，并结合玻璃纤维增强塑料夹砂管涵特点建立了适用于夹砂管涵的本构模型。
　　（2）建立玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的结构可靠性分析模型。详细阐述了结构可靠性计算方法。在分析单元层可靠性的基础上，基于最终层失效假设，采用Tsai-Wu失效准则和Tang失效准则评估结构材料破坏模式，并采用蒙特卡罗模拟(MCS)方法分析确定层合结构的主要失效序列，评估了玻璃纤维增强塑料夹砂管涵的系统可靠性。
　　（3）研究和分析了鲸鱼优化算法(WOA)，对其收敛性进行了改进，引入了自适应调整权重来改进鲸鱼优化算法的寻优过程，并首次采用改进的鲸鱼优化算法分析了玻璃纤维增强塑料夹砂管层合结构的可靠性优化设计问题。