钢筋混凝土结构的耐久性差以及自重大等问题,严重制约了其在恶劣环境下的应用以及在大跨径等方面的发展。碳纤维增强复合筋(CFRP筋)由于具有强度高、重量轻、抗腐蚀性能好、抗疲劳性能好、电磁绝缘性好等优异性能,被认为是一种理想地替代钢筋的材料。纤维增强水泥基复合材料FRCC是国际上前沿发展的一种新型建筑材料,是继高强、高性能混凝土之后研发出的超高强度、高耐久性、高韧性、体积稳定性良好的水泥基复合材料。采用CFRP筋增强FRCC形成一种新型的具有优异物理力学性能的水泥基结构,将极大地减轻结构自重,提高结构的耐久性及耐疲劳性能。本文将在材料试验研究的基础上,开展CFRP筋增强FRCC受弯构件的疲劳性能研究,具体内容如下：(1)通过试验研究了纤维增强水泥基复合材料FRCC的力学性能,包括轴心抗拉强度、轴心抗压强度、受压弹性模量、受拉弹性模量、极限拉应变和极限压应变,并且拟合出轴心受压和轴心受拉应力-应变全曲线方程。试验研究表明：FRCC的力学性能明显高于普通混凝土,由于钢纤维的桥接作用,FRCC轴心受压应力-应变曲线的弹性段较长,约为上升段的70%-80%,而普通混凝土的弹性段比例约为上升段的40%-50%。(2)通过试验研究了CFRP筋以及CFRP箍筋的力学性能,提出了一种新型的FRP箍筋力学性能测试方法。试验研究表明：CFRP箍筋的角部仍是受力的薄弱环节,强化该部位可以有效地提高CFRP箍筋的承载能力；CFRP筋具有较高的抗压强度和较大的极限压应变,其抗压强度约为抗拉强度的0.384倍,达到683MPa,极限压应变超过5000με；CFRP筋的受压弹性模量约为受拉弹性模量的0.8倍。(3)共进行了5个截面尺寸以及配筋形式完全相同的CFRP筋增强FRCC受弯试件的静载试验和疲劳试验,研究了疲劳荷载水平(Smax=Mmaxf/Mu)对拉-压疲劳试件力学性能的影响,同时,对比分析了相同疲劳荷载水平下拉-压疲劳试件(应力比R=-1)与拉-拉疲劳试件(应力比R=0.1)疲劳性能的差异。试验研究表明：无论是拉-压试件还是拉-拉试件,破坏模式均为CFRP筋的疲劳断裂,随着循环次数的增加,FRCC的累积残余应变、FRCC最大压应变、CFRP筋应变、试件挠度、正截面最大裂缝宽度不断发展,并呈现出三阶段的发展规律(部分反映出两阶段的发展规律),总体来看,第一阶段占疲劳总寿命的15%左右,第一阶段和第二阶段的总和占疲劳总寿命的80%以上。对于拉-压疲劳试件,当应力比相同时,疲劳荷载水平降低0.05,试件的疲劳寿命增加1.61倍。当疲劳荷载水平相同时,拉-拉疲劳试件的疲劳寿命较拉-压疲劳试件提高了2.11倍。(4)提出了三维-等寿命曲线族模型(3D-CLD模型)的概念,该模型可以直观地反映疲劳应力上限值、平均应力值以及平均应力幅值对材料疲劳寿命的影响,揭示出传统二维-等寿命曲线族模型(2D-CLD模型)实际上是3D-CLD模型在σa-oσm平面上的投影。采用剩余刚度作为FRP筋的疲劳损伤变量,提出了基于H.Mao模型的CFRP筋拉-压疲劳累积损伤模型。此外,利用连续介质损伤力学理论,推导出基于残余应变的FRCC疲劳损伤变量表达式,根据损伤力学理论,建立起FRCC的疲劳损伤模型表达式,并根据文献数据确定了模型参数。(5)提出了一种可以同时考虑CFRP筋和FRCC耦合作用以及变幅重复应力的疲劳损伤全过程非线性分析方法,编制程序对CFRP筋增强FRCC受弯构件的疲劳损伤全过程进行了非线性分析,程序可以得到任意循环次数下CFRP筋的应变、FRCC应变、挠度、受压区高度等,数值模拟结果表明,无论是拉-压疲劳试件还是拉-拉疲劳试件,程序计算值与试验实测值吻合较好,具有较高的精度,能够较好地描述疲劳损伤的全过程。(6)本文选择基于剩余寿命的疲劳累积损伤理论分别对FRCC和CFRP筋的累积损伤量进行计算,编制程序预测CFRP筋增强FRCC受弯构件的破坏模式以及疲劳寿命。此外,采用疲劳刚度作为CFRP筋增强FRCC受弯构件的抗弯刚度,推导出CFRP筋增强FRCC受弯构件基于剩余刚度的疲劳损伤模型,编制程序预测CFRP筋增强FRCC受弯构件的疲劳寿命。研究结果表明：两种方法均可较好地预测CFRP筋增强FRCC受弯构件的疲劳寿命。同时,设计出一种CFRP筋增强FRCC整体式声屏障,并对该声屏障的疲劳寿命进行预测,预测结果表明,该新型声屏障可以满足我国时速350km高速铁路声屏障的设计要求。