随着我国大量混凝土结构逐渐进入老龄化,结构的劣化问题日益突出,很多已服役的国家生命线工程在多因素耦合效应下产生损伤积累和抗力衰减,特别是疲劳荷载与环境因素共同作用下的结构劣化。对结构的性能退化进行判定,采用合理的修补和加固技术对其性能进行提升,已成为复杂环境下混凝土结构研究的重要课题。本文针对长期服役的结构在疲劳与环境作用下的劣化问题,以钢筋混凝土结构为研究对象,采用试验和理论相结合的方式来分析钢筋混凝土结构的疲劳退化机理,并对劣化后性能提升技术与性能提升后的再劣化特征开展研究。主要开展了如下几个方面的研究工作:（1）采用预制蚀点的方法制备不均匀预腐蚀梁,通过预裂和预腐蚀试验,保证每根试验梁的预裂裂缝处钢筋形成初始蚀点;采用贴面法,对具有相同初始腐蚀量、不同荷载水平下的钢筋混凝土梁开展腐蚀疲劳耦合试验;研究了不同荷载水平下钢筋混凝土梁腐蚀疲劳破坏模式,分析了腐蚀疲劳过程中钢筋混凝土梁的挠度发展规律、裂缝宽度发展规律、钢筋腐蚀应变和混凝土应变发展规律;基于疲劳试验结果,得到了可以预测腐蚀疲劳作用下钢筋混凝土梁极限疲劳寿命和容许疲劳寿命的S-N曲线,并给出了极限疲劳寿命和容许疲劳寿命下钢筋混凝土梁的疲劳强度。（2）基于疲劳荷载与腐蚀环境共同作用下钢筋混凝土梁的疲劳试验研究,揭示了钢筋混凝土结构的腐蚀疲劳耦合作用机理;基于钢筋、混凝土材料的疲劳退化规律,采用放大系数法,确定了由荷载水平和疲劳寿命表征的材料疲劳应变退化函数,提出了疲劳刚度退化的计算方法;结合残余挠度发展函数,提出了疲劳过程中跨中总挠度的计算模型,并建立了基于挠度发展的钢筋混凝土结构疲劳退化模型,可为已服役结构在疲劳荷载作用下的性能退化预测与分析提供参考。（3）选取绿色环保、高强耐久的BFRP网格和聚合物改性水泥砂浆复合材料的无机加固方式,以及BFRP薄板、CFRP布外贴的有机加固方式对钢筋混凝土梁进行抗弯加固,并开展了三种材料加固钢筋混凝土梁的疲劳试验研究,分析了三种材料加固钢筋混凝土梁的疲劳破坏模式,比较了不同加固材料对钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的钢筋和混凝土材料应变控制、挠度控制、以及极限疲劳寿命的提升,结果表明BFRP网格和聚合物改性水泥砂浆复合材料的无机加固方式对钢筋混凝土梁的抗弯疲劳加固效果良好。（4）采用单剪试验方法开展不同荷载水平下的BFRP网格-混凝土界面的面内剪切疲劳试验;分析了疲劳荷载下BFRP网格-混凝土界面的破坏模式;研究了疲劳过程中BFRP网格-混凝土界面相对滑移量的变化规律;分析了疲劳过程中BFRP网格-混凝土界面的应变演化规律及有效粘结长度。基于疲劳荷载下的荷载-相对滑移曲线的刚度退化研究,提出了基于刚度系数退化的界面疲劳损伤模型,并建立了疲劳荷载下BFRP网格-混凝土界面的粘结-滑移退化模型。（5）制备了相同荷载水平下、不同腐蚀疲劳劣化程度的钢筋混凝土劣化试验梁,采用BFRP网格和聚合物改性砂浆的无机加固方式对劣化混凝土梁构件进行加固和性能提升。通过开展BFRP网格增强劣化混凝土梁的再劣化疲劳试验,分析了钢筋和混凝土材料应变与构件挠度在疲劳过程中的再劣化发展规律,并基于全寿命周期理念,提出了BFRP网格增强劣化混凝土结构的“劣化—增强—再劣化”全寿命周期性能退化模型,为混凝土结构在全寿命周期健康与安全耐久提供参考。