CFRP布作为一种新颖的高强、高性能结构材料在桥梁结构的加固中具有巨大的应用前景。考虑到作用在桥梁结构上的汽车荷载一般是变幅的循环荷载,且其荷载历程无规则性可寻,产生了具有变幅、高循环、随机性特点的疲劳应力。因此,本文针对变幅超载作用下预应力CFRP布加固梁的抗弯性能进行了研究,并着重进行变幅循环荷载作用下CFRP布加固梁的疲劳试验和疲劳寿命理论分析。本文的主要工作和成果如下：针对FRP材料的性能及预应力施加方法进行了研究,并对预应力CFRP布加固混凝土梁进行了抗弯试验,讨论了加固梁的力学特征,考察了碳纤维布加固量、预应力度、锚固方式等因素对预应力加固混凝土梁承载能力的影响。对CFRP布加固混凝土梁分别施加加载幅值为0.7、0.8、0.9倍极限承载力的荷载,进行了超载加固梁试验。讨论了超载对加固梁承载力和挠度的影响,及其在加固梁裂缝产生和发展的作用,给出了相应规律。利用断裂力学理论,讨论了常幅循环荷载作用下CFRP布加固梁的疲劳裂纹扩展寿命,得到了变幅循环荷载作用下加固梁的疲劳裂纹扩展寿命预测模型,建立了变幅疲劳强度和常幅疲劳强度的理论联系,实现了对变幅循环荷载作用下CFRP布加固梁的疲劳验算。通过对实测交通车流量数据进行统计特征分析,结合维纳-辛钦公式平稳过程自相关函数的谱表示式,对照标准功率谱函数进行拟合,推导出适合于实际车流量的自相关函数和功率谱密度函数,实现了沈阳绕城高速公路后丁香大桥段实际车流量变幅循环作用过程的数值模拟,为变幅循环荷载试验提供相应的数值模拟载荷序列。对变幅循环荷载作用下的CFRP布加固梁进行了疲劳寿命试验,利用变幅循环荷载作用下加固梁的疲劳裂纹扩展寿命预测模型,计算了裂纹扩展速率,并进行了加固梁疲劳验算,结果与试验值吻合较好,验证了理论公式的正确性。