西北地区以混凝土为主要材料的桥梁结构在雨（雪）侵蚀和干湿交替作用下长期处于频繁的冻融过程中,多次冻融对混凝土桥梁结构的安全性、耐久性、服役质量和使用寿命有很大的影响。桥梁结构除承受汽车荷载作用外,重载车辆和桥面不平顺致使桥梁受到冲击荷载发生破坏。西北地区地质构造复杂,自然灾害频繁,落石、滑坡、泥石流等灾害均会对桥梁结构造成较大冲击。因此,开展冻融循环境作用下混凝土梁力学性能及冲击响应的研究具有十分重要的理论意义和工程实际应用价值。本文采用理论分析、室内试验与数值模拟相结合的研究方法,对冻融循环作用后混凝土材料的力学性能退化规律、混凝土构件损伤塑性本构模型以及混凝土梁结构的冲击响应进行系统研究,主要研究内容如下:（1）研究冻融循环作用后混凝土材料的准静态力学性能。分别对未冻融、冻融循环25次、50次和75次的混凝土试块进行准静态单轴压缩试验,探讨混凝土材料轴向压缩强度、劈裂拉伸强度等力学性能与冻融循环次数之间的关系。通过构造Loland形式的冻融损伤变量,建立混凝土试块单轴压缩下轴向应力与冻融损伤变量、应变之间的函数关系。（2）研究冻融循环作用后混凝土材料的动态压缩强度与破坏模式。与准静态加载相比,混凝土材料在高应变率下存在明显的应变率效应。利用分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar）对不同冻融循环次数处理的混凝土圆柱试件进行动态冲击试验,分析试件的动态压缩破坏模式,得到冻融循环条件下混凝土动态压缩强度增长因子的变化规律。（3）冻融混凝土构件的损伤塑性模型研究。基于试验结果对混凝土损伤塑性模型（Concrete Damage Plasticity Model）进行修正,利用ABAQUS有限元软件验证了改进后的混凝土损伤塑性模型的有效性。基于本文模型对混凝土构件准静态压缩的破坏过程和应力应变曲线进行分析。建立了混凝土构件在霍普金森压杆加载条件下的三维有限元模型,分析了冻融混凝土构件动态强度增长因子。（4）混凝土梁三点弯曲静态与动态加载试验研究。对未冻融、冻融循环25次、50次的混凝土梁进行静态三点弯曲试验,结合载荷-位移曲线分析冻融损伤对其静态承载力的影响。利用落锤冲击试验机对试件进行不同冲击高度的冲击试验后,分析试件中的裂纹扩展规律。通过对比不同冲击高度下锤头冲击力,跨中挠度和试件加速度,分析了冻融损伤对梁动态弯曲耗能的影响。（5）冻融环境混凝土梁冲击响应数值模拟研究。利用ABAQUS有限元分析软件开展了落锤冲击下混凝土梁的数值分析。钢筋采用桁架单元及双斜线本构模型,混凝土采用三维实体单元和损伤塑性本构模型。通过与试验结果对比验证了数值模拟的有效性,并基于该模型分析了冻融损伤和配筋率对梁冲击力、跨中挠度和钢筋应变的影响。