混凝土结构在各种荷载及环境因素作用下,其承载能力会出现不同程度下降,导致无法继续使用。纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,简称FRP）作为一种轻质高强材料,已广泛应用于工程结构加固。外贴FRP加固技术通常采用环氧树脂胶将FRP布（片材）黏贴于混凝土结构表面,FRP-混凝土界面层往往因强度不足而发生剥离破坏。因此,FRP-混凝土界面黏结性能是保证外贴FRP加固混凝土结构安全性的关键。国内外研究人员针对FRP-混凝土界面黏结性能开展了大量的试验与模拟研究。试验表明,FRP-混凝土界面黏结失效主要发生在界面附近混凝土几毫米范围内,混凝土的细观结构对界面黏结失效模式和界面承载力有重要影响。由于混凝土的非均质性,试验结果离散性较强。常规测试手段难以观测混凝土细观结构对界面黏结性能的影响。数值模拟方面,一般将混凝土视为均质材料,用混凝土单元失效或者FRP-混凝土界面层间内聚力单元的破坏来表征FRP-混凝土界面黏结失效,因此也无法反映FRP-混凝土界面黏结失效的真实过程,更无法揭示界面黏结失效的细观机理。为揭示混凝土细观结构和性能对FRP-混凝土界面黏结性能的影响,本文开展了以下工作:（1）基于Fuller级配曲线,提出了一种改进随机游走算法,通过优化骨料投放顺序,使其级配曲线、投放效率以及填充率较原算法都有不同程度的改良,获得了填充率在25%～45%的多种类型随机骨料模型。在内聚力模型的基础上通过两个典型算例验证了混凝土细观模型的准确性。（2）基于改进随机游走算法建立了FRP-混凝土正拉试验细观模型。通过试验与模拟结果的对比,验证了该方法的有效性和准确性。系统考察了骨料级配、填充率、孔隙率、骨料形状以及胶层性质等因素对FRP-混凝土正拉黏结强度的影响。结果表明:随着骨料填充率与孔隙率的增加,FRP-混凝土正拉黏结强度均有不同程度的下降;骨料形状与骨料级配对正拉黏结强度的影响较小;FRP种类与胶层厚度对正拉黏结强度几乎无影响。此外,当钢块刚度趋向无穷大时,界面正拉黏结强度存在显著的尺寸效应。（3）将二维正拉模型扩展至三维尺度,实现了FRP-混凝土正拉试验三维细观模拟。结果表明:三维模型正拉黏结强度明显高于二维,增加骨料填充率会降低界面正拉黏结强度,而骨料级配对其强度影响并不明显。（4）基于弹塑性损伤-内聚力（CDP-CZM）耦合的CFRP-混凝土剪切试件细观模型模拟了CFRP-混凝土界面剪切剥离过程,考察了骨料形状、表层砂浆厚度、骨料粒径等因素对界面黏结性能的影响。结果表明:多边形骨料试件比椭圆与圆形骨料试件具有更高的界面承载力。随着胶层厚度的增加,试件的峰值剪应力、界面断裂能与剪切黏结强度均有不同程度降低。骨料粒径的增大会明显削弱界面黏结性能,而表层砂浆厚度的增加有利于界面黏结性能的提高。（5）基于FRP加固钢筋混凝土梁细观模型模拟其受弯后界面剥离破坏的过程,将模拟所得荷载位移曲线、裂缝图以及裂缝宽度分布与试验结果对比。结果表明:模拟的荷载位移曲线、裂缝分布情况与试验基本吻合,证明了基于该方法从细观尺度上研究FRP加固钢筋混凝土梁破坏的可行性。