强沙尘暴是一种危害性极高的灾害性天气,我国的西北和华北许多地区为沙尘暴高发区域,严峻的自然条件使得该地区的公路、桥梁和房屋等混凝土结构长期遭受沙尘暴的侵害,据统计内蒙古地区修建的桥梁约有九成以上受到不同程度的风沙冲蚀磨损破坏。风蚀（风沙对混凝土的侵蚀作用,以下简称风蚀）作用虽然不会造成结构破坏,但风沙荷载的长期循环作用会使混凝土表面的水泥砂浆产生微裂纹,发生材料剥落,这些损伤与干湿循环、冻融循环、碳化等复杂多变的外部环境形成耦合作用,加速混凝土耐久性损伤,降低服役寿命导致结构的安全性降低。因此有必要深入研究混凝土模型在风沙荷载作用下的应力状态,并对全寿命期间由风蚀导致的材料损伤情况进行评估,为多沙尘暴地区混凝土结构的设计计算提供参考依据。本论文主要研究内容如下:（1）建立混凝土风蚀的数值模型,验证参数设置的正确性,并降低计算结果对于网格尺寸的依赖性。数值模拟计算所得平均风沙压力值与已有风蚀试验数据的吻合较好,验证了双欧拉流体模型计算风沙二相流的合理性;对比不同网格尺寸计算所得风沙压力值,分析得到:流体域网格尺寸对于数值计算结果的影响较小,流体域与固体域接触面的网格尺寸对于计算结果的影响较大。（2）采用流固耦合方法研究不同风沙流速、不同含沙率、不同沙粒粒径时的风沙流场,得到风沙压力随风沙流参数的变化规律;分析不同风沙荷载作用下混凝土模型的主应力变化规律,给出了不同风沙流速下混凝土模型最大拉应力计算公式,对于确定风沙荷载作用下混凝土单元的主应力具有一定实际意义。分析得到风沙流参数变化下,混凝土模型迎风面风沙压力分布规律相同,由中间区域向四周边缘减小;不同风沙荷载作用下混凝土模型迎风面第一主应力分布规律也相同,由中间区域向四周边缘增大。（3）从接触力学等理论和数值模拟两个方面计算混凝土风蚀临界风沙压力值,及临界风沙压力作用下混凝土的应力状态。文献47基于接触力学等理论给出风沙压力的计算公式,其计算结果与数值计算的结果相差较大,故分析风沙环境中结构受力时有必要考虑最大风沙压力;临界风沙压力作用下,沿混凝土模型迎风面到背风面,混凝土单元依次处于拉-拉-压、拉-压-压和压-压-压三向应力状态。（4）研究风沙流速、含沙率、沙粒粒径等不同风沙流参数的风沙荷载作用下,混凝土模型迎风面的损伤情况,并评估设计使用年限内混凝土材料性能退化程度。不同风沙荷载作用下混凝土模型迎风面风蚀变化规律相同,与风沙压力分布规律对应;在建筑结构使用期内,C40混凝土材料的弹性模量、抗拉强度、抗压强度均具有一定程度的衰减,应在结构设计计算时考虑风沙荷载导致的疲劳损伤。