混凝土作为最重要的建筑材料与钢筋和预应力钢绞线一起制成钢筋混凝土和预应力混凝土。但由于混凝土固有的脆性以及较差的断裂耗能,虽然钢筋混凝土和预应力混凝土能够广泛适用于静态载荷作用下,但它们已经无法承受极端载荷的作用。为了克服混凝土在冲击和爆炸载荷作用下的这一缺点,可采用纤维织物、非连续纤维以及外部包裹纤维增强聚合物来提高混凝土的抗冲击性能。其中,单丝态碳纤维掺入混凝土的水泥相中制备的碳纤维增强混凝土（CFRC）材料具有优良的抗冲击性能和导电、应变自敏感等多功能性。本文主要工作如下:为了了解碳纤维长度为20 mm的CFRC梁在低速冲击荷载作用下的抗弯性能,首先提出分散碳纤维的结合化学分散剂的多级物理法,实现了20 mm长度碳纤维在混凝土基体中以单丝态均匀分散。利用INSTRON-9350落锤试验系统对400 mm×100 mm×100 mm试件梁进行了不同碳纤维体积分数（0.20、0.25、0.30、0.35和0.40%）及不同冲击速度(2.0、2.5、3.0、3.5和4 m·s–1)下的落锤冲击试验。对比分析了不同工况下CFRC梁的拉、压应变时程曲线、沿梁竖向位移和加速度分布、等效变形力-跨中竖向位移曲线、梁断裂吸收的能量情况及不同应变率的动态增大系数（DIF）。结果表明:沿CFRC梁长度方向的竖向位移和加速度基本呈线性分布,提出了准确计算等效惯性力的新方法。随着碳纤维体积掺量的提高,断裂吸收能量先逐渐增加后降低。碳纤维长度为20 mm的CFRC梁的最佳体积分数为0.35%,其断裂耗能最高,约为素混凝土梁的2.3倍。通过扫描电子显微镜（SEM）观察体积分数为0.35%的试件断面,发现碳纤维主要以拔出的形式提高试件抗冲击韧性。DIF随应变率提高呈增加趋势。根据不同工况的试验数据,提出了一个CFRC材料率相关效应的经验公式。利用ABAQUS建立了CFRC梁的三维细观有限元模型,对其在落锤冲击下的损伤破坏和构件响应进行了数值模拟。通过对比试验结果,验证细观模型的有效性。在此基础上,分析了不同碳纤维体积掺量和冲击速度对CFRC梁在冲击过程中支座反力,跨中竖向位移,断裂耗能以及破坏形态的影响。结果表明,三维细观模型能够更直观地了解碳纤维和混凝土基体在受冲击过程中的变形与损伤情况。当冲击速度为3 m·s–1时,随着碳纤维体积掺量的增大,CFRC梁断裂耗能逐渐增大。当碳纤维体积掺量为0.80%,冲击速度增至12 m·s–1时,CFRC梁损伤破坏形态由弯曲破坏转变为剪切破坏,断裂耗能下降。对素混凝土（PC）梁与纤维长度为6–8 mm且体积掺量均为0.30%的CFRC、玻璃纤维增强混凝土（GFRC）和玄武岩纤维增强混凝土（BFRC）梁进行了落锤冲击试验,研究了PC梁和纤维混凝土梁的抗弯失效机理及断裂耗能。通过高速摄像机记录各试件梁的断裂破坏过程,提取并分析对比了跨中竖向位移时程曲线、加速度时程曲线及拉压应变时程曲线。详细分析了锤头冲击力和惯性力,并得到等效变形力-位移曲线,计算出各纤维混凝土梁断裂耗能。结果表明,各试件梁的破坏形态均为典型的弯曲破坏,均形成一条竖向主裂缝。GFRC梁断裂消耗的能量最多,相比于PC梁提高了88%。CFRC梁和BFRC梁消耗的能量分别相对于PC梁提高了43%和18%。