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纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)筋具有轻质高强、耐腐蚀性好、抗疲劳性好、电绝缘性好、成型方便等优点,可以替代钢筋用于部分混凝土结构,有效解决钢筋锈蚀问题。FRP筋抗拉强度远高于钢筋,但FRP筋弹性模量通常只有钢筋的20%-70%,本构模型无屈服平台,导致FRP筋混凝土构件抗弯刚度较低、裂缝宽度和挠度较大,无法充分发挥FRP筋的高抗拉强度。本文从提高玻璃纤维增强聚合物复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)筋混凝土梁抗弯性能的角度出发,提出预制超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)永久模板-GFRP筋混凝土组合梁和混合配筋(钢筋、GFRP筋)混凝土组合梁,其利用UHPC优异的抗拉压性、良好的韧性和耐久性,提升GFRP筋混凝土梁的抗弯刚度、开裂荷载、极限荷载和耐久性,降低裂缝宽度和挠度。目前有关预制UHPC永久模板-GFRP筋混凝土组合梁和混合配筋(钢筋、GFRP筋)混凝土组合梁相关研究较少。本文通过5根新型组合梁四点受弯试验,研究了不同配筋率、GFRP筋取代钢筋面积比对试验梁受弯性能的影响;利用数值模拟对新型组合梁参数化分析,研究了不同预制UHPC永久模板形式、混凝土强度、底模板厚度对试验梁受弯性能的影响;基于本文试验结果,考虑UHPC永久模板的贡献,研究了新型组合梁相关理论计算公式,主要研究内容和成果如下:(1)通过GFRP筋拉伸性能试验,研究不同直径GFRP筋的极限抗拉强度、弹性模量、极限延伸率、破坏形态的变化规律,得到了GFRP筋单轴拉伸应力-应变曲线。通过UHPC材性试验,研究钢纤维掺量对其基本力学性能的影响,得出最佳钢纤维掺量为3%,并测试其轴心受拉和受压应力-应变曲线。(2)通过四点受弯试验研究表明新型组合梁满足平截面假定;预制UHPC永久模板有效抑制了GFRP筋梁的裂缝开展,改变了裂缝的分布规律,明显减少了裂缝数量。随着配筋梁的增加(0.63%、0.95%、1.43%),显著提高了试验梁的极限荷载和刚度,极限荷载分别提高51.4%,77.4%,极限挠度分别降低4.9%,5.7%,试验梁出现三种破坏模式。随着GFRP筋取代钢筋配筋梁的提高(0、1/3、1),相比于纯钢筋梁,极限荷载分别提高26%和8%,相比于纯GFRP筋梁,混合配筋梁的刚度和变形性能显著提高,UHPC模板没有发生剥离破坏;混合配筋梁充分发挥了GFRP筋的高强度和钢筋的高弹性模量,增加了试验梁的延性,具有较好的工程实用性。(3)采用数值模拟软件对新型组合梁参数化分析结果表明,相比于纯GFRP筋梁,底模板、侧模板和全模板组合梁受弯性能均有所改善,开裂荷载分别提高49.1%、55.7%、67.2%;极限荷载均提高了20%左右;极限挠度分别降低10.1%、19.9%和21.9%。随着混凝土强度(C30、C40、C50)的提高,新型组合梁开裂荷载基本不变,极限荷载分别提高24.6%、46.9%;4.4%、10.2%;极限挠度分别降低7.4%、20.7%;7.4%、14.6%。随着预制UHPC永久底模板厚度(20mm、35mm、50mm)的提高,新型组合梁开裂荷载提升效果明显,开裂荷载、极限荷载分别提高40.6%、87.9%;9.3%、18.4%;极限挠度分别降低6.1%、12.1%。(4)本文在现行规范基础上,考虑UHPC永久模板的作用,提出了新型组合梁开裂荷载、极限荷载计算公式,通过试验数据的验证,其吻合度较好。新型组合梁极限挠度试验值小于有效截面惯性矩法求出的极限挠度,可能是由于预制UHPC永久模板对核心混凝土的约束效果较好,UHPC极高的抗拉强度及钢纤维的桥接作用,均可以起到抑制裂缝开展,降低挠度的作用。