纤维增强树脂基复合材料（Fiber Reinforced Polymer-FRP）预紧力齿连接技术（Pre-Tightened Teeth Connection-PTTC）是一种多齿受力的连接方式,由于复合材料是一种脆性材料,不具备荷载重分布的能力,因此在接头传力的过程中会造成多齿之间荷载分配不均匀,当某个齿破坏则会导致整个接头破坏。因此现有的连接方式不能充分发挥复合材料接头的力学性能,这限制了复合材料预紧力齿连接技术在土木工程结构中的推广。在生物界存在大量与复合材料力学性能类似的脆性材料,这些材料也是通过齿的方式进行连接,并在齿与齿之间填充有薄而柔软的软物质,表现出了良好的力学性能。本文基于生物结构中软硬物质共同传力的原理,提出在复合材料齿和金属齿传力端之间设置间隙并嵌入软物质的改进结构,以调整接头荷载分配并优化结构传力。首先通过试验对软物质厚度、弹性模量进行变参数研究,分析软物质性质对接头失效过程、极限承载力和荷载分配比例的影响规律。然后建立了复合材料预紧力齿连接渐进损伤有限元模型,对接头的损伤失效过程进行分析,探究了影响嵌入软物质的PTTC接头荷载分配和承载性能的因素;最后,为了便于工程应用中对嵌入软物质的PTTC接头荷载分配比例进行快速计算,基于弹簧刚度法推导了荷载分配比例计算公式,为后续进一步研究基于软物质的复合材料预紧力齿连接提供理论基础。本文的主要研究内容包括:（1）开展了基于软物质的复合材料预紧力三齿接头力学性能试验研究,在试验试件中分别嵌入了三组不同弹性模量的软物质,其弹性模量分别为:1586MPa、3575MPa、5400MPa。试验过程中通过高速摄像机记录了各组试件的拉伸破坏过程,得到了接头各齿的破坏顺序。同时采集了复合材料齿间拉伸应变值、荷载位移曲线,分析了不同的弹性模量和厚度组合的软物质对三齿试件的荷载分配比例、极限承载力和破坏模式的影响规律。研究表明:在软物质确定的情况下,存在一个特定的厚度组合可以实现接头在破坏时的荷载分配均匀化,当荷载分配达到均匀化时,接头承载力相比于无软物质的试件提高了23%。通过嵌入不同厚度和弹性模量的软物质可以改变复合材料预紧力多齿接头荷载分配比例,且在软物质确定的情况下,存在一个特定的厚度组合可以实现PTTC接头在破坏时的荷载分配均匀化。当嵌入不同弹性模量的软物质时,接头达到荷载分配均匀化所需的软物质厚度组合不同。（2）建立了基于三维Hashin失效准则的复合材料预紧力齿连接渐进损伤有限元模型,通过该模型分析得到了嵌入不同弹性模量和厚度软物质的复合材料预紧力三齿接头的各齿荷载分配比例、荷载位移曲线以及三齿的破坏过程。将三类有限元结果与试验结果进行对比,均吻合良好,验证了模型的正确性。最后,通过渐进损伤模型对嵌入软物质的三齿接头进行了机理分析和参数化研究,研究表明:软物质在传递荷载过程中产生的变形量延缓了复合材料齿的受力,使本来荷载分配较高的齿发生荷载重分布并向后传递荷载;软物质厚度越大,荷载比例重分配的效果越明显,软物质弹性模量越小,相应齿的荷载重分配响应越敏感,软物质的取值应当根据材料属性和构型参数而确定。在确定预紧力时,应先考虑连接强度的要求,在满足强度要求的情况下选择更小的预紧力以均匀荷载。（3）采用弹簧刚度法对嵌入软物质三齿接头的荷载分配进行了研究,建立了改进的弹簧质量模型。在该理论模型中,提出了将接头各区域简化为不同刚度的弹簧串联计算的方法,针对复合材料齿建立了单齿有限元模型以计算单齿等效刚度。将理论值与有限元结果进行比较,最大荷载分配比例差值在4%以内,证明了理论模型的正确性。在此基础上得到了基于软物质的多齿接头荷载分配均匀化计算方法,可用于计算当荷载分配达到均匀化时所需软物质的弹性模量和厚度组合。