近十年来，采用纤维增强复合材料（FRP）加固桥梁结构的技术在实际工程中得到了越来越广泛的应用。由于桥梁结构暴露于自然环境之中，受年温差、日照温差作用显著,而采用FRP加固钢筋混凝土（RC）桥梁结构中，各种材料的热膨胀系数又相差较大，各种组成材料性能随温度的变化也存在较大差异。因此，对FRP增强RC构件的疲劳性能及耐久性进行研究，必须考虑环境温度的影响。另外，桥梁结构受到的真实荷载是一个在大小、空间、时间上都具有很强随机性的车辆荷载，而FRP增强RC构件在随机载荷作用下的与常幅载荷作用下的疲劳性能又存在较大差别。因此，对FRP增强RC构件在环境温度与随机载荷耦合/共同作用下的疲劳性能开展研究具有重要的科学意义和应用价值。本文以碳纤维薄板（Carbon Fiber Laminate，简称CFL）加固RC桥梁结构为研究对象，在4个温度和3个荷载水平下对环境温度与随机载荷共同作用下CFL增强RC梁的疲劳性能进行了探讨。主要研究内容和结论如下：（1）利用广州市某高速路段设置的车辆动态测重系统采集了该路段连续一个月的车辆荷载数据，包括行驶车道、车型（车轴数）、轴重、总重、车速和通过时刻等数据，提出了一种新的公路桥梁随机载荷谱的模拟和编制方法，得到了可用于疲劳实验的随机载荷谱。本文的方法充分利用车辆真实重量、空间位置、通过顺序等数据，与已有的方法相比，减少了与实际情况不符的假设条件，更加接近桥梁结构的实际受力情况。（2）根据广东省的自然气候特点和桥梁的实际交通载荷情况，提出了环境温度与车辆随机载荷耦合/共同作用下CFL增强RC梁的疲劳实验方法，并成功地实施了温度-随机载荷下的三点弯曲疲劳实验。实验研究结果表明，增强梁的疲劳破坏模式主要为CFL与混凝土的界面剥离破坏；CFL增强RC梁的疲劳性能受环境温度影响显著，在相同荷载水平下，疲劳寿命随着温度的升高而降低，而且随着载荷水平的增加，其降低幅度增大。然而，温度变化对增强梁疲劳极限的影响并不显著。（3）通过理论分析和对实验数据的统计分析，提出了温度-随机载荷耦合/共同作用下CFL增强RC梁疲劳寿命的半经验公式，并通过不同温度环境下的实验，初步验证了该公式的有效性。研究结果表明，该公式可用于预测不同环境温度与车辆随机载荷耦合/共同作用下CFL增强RC梁的疲劳寿命和疲劳极限，并可指导桥梁的抗疲劳/耐久性加固设计。（4）分析了不同温度与随机载荷作用下增强梁的疲劳累积损伤演化规律，结果表明，在本文实验条件范围内，线性累积损伤准则（Miner准则）不适用于温度-随机载荷耦合作用下CFL增强RC梁的疲劳累积损伤量的计算。为此，本文建立了修正的线性累积损伤模型，并通过实验进行了初步的验证。研究结果表明，该模型是有效和可行的。利用该模型，可方便、可靠地对CFL增强RC梁在温度-随机载荷耦合作用下的疲劳寿命进行预测。（5）探讨了环境温度和荷载水平对增强梁跨中挠度的影响，提出了环境温度与随机载荷耦合/共同作用下CFL增强RC梁的跨中挠度曲线方程，并通过验证实验初步验证了该方程的有效性。验证结果表明，该挠度曲线方程对增强梁跨中挠度值的预测较为准确，但对挠度方程中相关参数的预测有一定的误差。在该挠度曲线方程的基础上，提出了增强梁疲劳寿命的预测公式。通过验证实验梁的计算（算例）结果表明，利用极少次循环载荷作用下的挠度数据，就可以对增强梁的疲劳寿命进行预测，而且预测结果具有较高的精度。