碳纤维布加固混凝土结构是一个新兴的研究领域，众多研究人员对该领域进行过研究。然而从已出版的专著及公开发表的论文可知，采用碳纤维布加固部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的性能，国内尚未有相关的试验研究。 本文首先对国内外预应力混凝土结构及碳纤维布加固结构的疲劳性能研究现状进行了综述，对部分预应力梁的受力特性和梁设计方法进行归纳。基于“预加力使混凝土成为弹性材料”的概念，并运用“有效惯性矩法”和力的平衡方法对碳纤维布加固部分预应力梁跨中正截面进行应力、应变分析，给出截面开裂弯矩和开裂截面几何特性，为碳纤维布加固部分预应力梁的研究提供理论基础。 进行碳纤维布加固部分预应力混凝土梁的弯曲疲劳试验，试验梁采用名义拉应力法设计并参考《混凝土结构设计规范》按构件三级裂缝控制等级进行验算。本次试验共制作了6根尺寸、配筋相同的部分预应力梁，2根做静载试验，4根做等幅弯曲疲劳试验。进行了两根碳纤维布加固部分预应力损伤梁的疲劳试验，通过改变碳纤维布的粘贴层数(1、2层)，从材料的应变、梁的挠度、裂缝扩展情况三方面进行分析，研究碳纤维布加固预应力损伤梁相比未加固完好梁抗疲劳性能的提高程度，并探讨不同层数碳纤维布对加固梁疲劳性能的影响。本次试验表明：粘贴一层碳纤维布加固完好梁的极限承载力比未加固完好梁提高约30％；预应力损伤梁粘贴碳纤维布加固后完全能达到未加固完好梁的疲劳寿命，在损伤加固梁比未加固梁疲劳上限荷载加大的情况下，预应力损伤加固梁比未加固梁的疲劳寿命提高23％～55％，预应力损伤加固梁比未加固梁的挠度减少了15％～49％；疲劳荷载作用下，碳纤维布加固梁的裂缝数量增多，裂缝间距变密，裂缝宽度变小，加固梁的疲劳抗裂性有了很大的改善。 基于唯象观点，对混凝土、钢筋和碳纤维布分别采用疲劳弯曲受压变形模量、钢筋面积和纤维剩余强度这三种宏观物理量作为损伤量度，在正截面进行应力、应变分析的基础上，提出了一种考虑钢筋、混凝土和碳纤维布三种材料耦合作用的疲劳损伤非线性分析方法。该方法可以考虑由于组成材料损伤机制不同而造成的疲劳损伤过程中的应力重分布现象，并且适用于变幅重复应力作用的情况。通过分段线性的方法实现了混凝土梁的非线性损伤过程分析。最后计算结果同试验结果进行对比。