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混凝土结构的裂缝直接影响着结构的耐久性和工程的使用寿命，而高韧性纤维增强水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composites，简称ECC）是基于微观物理力学原理优化设计的具有应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型工程用水泥基复合材料。在抗震设计要求严格的地方，需要采用ECC这种延性建筑材料，以便于地震时吸收更多的能量，因此，对ECC这种新型结构材料的研究具有重要的工程实际和理论意义。本文研究了ECC材料的基本力学性能、耐久性，从试验、理论和设计方法三方面较系统地研究高强钢筋ECC（High StrengthReinforced Engineered Cementitious Composites，简称HRECC）梁的弯曲性能，并采用有限元分析软件ABAQUS模拟分析了HRECC梁的弯曲性能，主要研究内容包括: (1)选取PVA纤维与UF纤维素纤维增强ECC(简称PVA-ECC和UF-ECC)进行单轴直接拉伸试验，确定出配制ECC材料的合理配合比。研究表明:ECC在单轴直接拉伸荷载作用下实现了多裂纹扩展，具有应变硬化特性。 (2)选取不同纤维参数、基材参数和外加剂分别对ECC材料进行收缩性能试验，系统研究了砂灰比、水灰比、纤维种类和减缩剂对ECC收缩性能的影响。研究表明:减缩剂控制ECC收缩变形效果显著。 (3)选取Z型试件进行ECC与老混凝土的界面直剪试验，与自密实混凝土和普通混凝土对比，研究了ECC与老混凝土的界面粘结性能，并提出了ECC抗剪强度与抗弯强度具备线性相关性。研究表明:ECC抗剪性能远优于自密实混凝土和普通混凝土，用ECC加固或修补混凝土结构工程是切实可行的。 (4)选取国产与进口PVA纤维增强ECC进行抗冻融和抗渗透性试验，分析了砂灰比和纤维种类对ECC抗冻性和抗渗性的影响，并对比分析了ECC与普通混凝土的抗冻性和抗渗性，揭示了ECC具备高抗冻性和高抗渗性的机理。研究表明:ECC可以显著改善结构的抗渗性。 (5)开展了HRECC梁弯曲性能的计算分析与试验研究，采用梁受压区按照折线应力分布和矩形等效应力分布分别推导了HRECC梁的弯曲承载力理论计算方法，给出了HRECC梁的挠度计算公式，描述了受弯梁的裂缝发展和破坏形态，对比分析了受弯梁的承载力计算值和试验值，研究了钢筋与ECC材料的应变协调关系以及受弯梁的延性。研究表明:高强钢筋可用于增强ECC材料，能充分发挥高强钢筋的优势，二者适配。 (6)利用有限元分析程序ABAQUS对HRECC梁的弯曲性能进行了有限元模拟分析，与试验结果进行对比验证。并讨论了配筋率、钢筋等级和截面尺寸等因素对HRECC梁弯曲性能的影响规律，提出了HRECC梁抗弯设计的建议。研究表明:ECC材料更适合较小配筋率的构件。 总之，本文所研究的ECC材料不仅可以用于结构工程的维护与加固、显著改善结构的耐久性能，而且ECC与高强钢筋适配、能充分发挥高强钢筋的优势。ECC在新建结构和既有结构加固方面，具有广泛的应用前景。