混凝土材料由于其自身诸多的优点,多年来一直在土木工程中被广泛应用。混凝土是一种由骨料和砂浆构成的非线性材料,由于混凝土浇筑初期的硬化过程和水化作用,使得骨料和砂浆结合面处存在大量的初始裂缝。很多研究表明：混凝土的非线性就是由于这些裂缝的张开、闭合和发展造成的,混凝土损伤过程涉及许多重要的细观力学机制。目前国际上已经开始注意到从混凝土细观尺度出发研究混凝土宏观损伤与断裂过程的许多优点,尤其是当今计算机技术的发展,为从细观层次研究宏观层次的力学问题开辟了广阔的前景。本论文立足于对混凝土材料特性的认识,通过统计理论中的Weibull分布来表征混凝土材料力学参数的非均质性,分析了不同均质度对混凝土力学性能的影响；改进了Weibull分布表征的随机分布形式,引入空间相关尺度因子,对随机场内空间相关尺度因子对材料性能的影响进行了分析。此外,基于梁截面弯矩-曲率关系分析方法和共轭梁法,利用Fortran语言编制非线性有限元程序对FRP加固混凝土梁进行数值模拟分析,计算得到的荷载-挠度曲线可以与试验结果较好吻合；提出滞后应变计算方法,并且与现有方法进行对比,结果表明本文计算方法具有较高的计算精度；推导出FRP加固混凝土梁抗弯承载力计算公式,计算结果与试验结果和数值模拟结果均较为近似。