碳纤维复合材料因其高强度特性以及良好的耐久性被广泛运用于桥梁加固领域。然而采用普通碳纤维片材对结构进行加固时,其高强度特性得不到充分发挥,采用预应力碳纤维材料就可以很好的解决这个问题。使用预应力碳纤维片材加固构件时,碳纤维片材与混凝土界面的剥离破坏是一种重要的破坏形式,因此预应力碳纤维片材与混凝土界面的剥离破坏机理及剥离承载力成为一个重要的研究课题。本文以预应力碳纤维板与混凝土面内剪切试验以及预应力碳纤维板加固混凝土梁试验为基础对此展开研究,研究内容及成果如下:（1）基于碳纤维板与混凝土面内剪切试验探讨了预应力大小、胶层厚度、碳纤维板宽度对界面粘结性能的影响,通过分析不同静载作用下碳纤维板的应变分布,得出了界面应力传递机理。以双线性模型为基础,对界面粘结滑移曲线和3个重要界面力学行为指标进行研究,经过大量数值回归分析试算,提出了建议粘结滑移本构关系模型。（2）将建议粘结滑移本构关系设定入界面单元中,建立了预应力碳纤维板与混凝土面内剪切试件ANSYS模型,对比数值模型计算结果与试验结果,两者误差较小。依据本文提出的界面本构关系及有限元分析结果,充分考虑界面破坏能、预应力大小、胶层厚度等因素对界面剥离承载力的影响,提出了能适用于预应力碳纤维板与混凝土面内剪切剥离破坏的界面剥离承载力计算模型。（3）通过预应力碳纤维板加固混凝土梁受弯试验,研究了碳纤维板施加预应力前后对加固梁的影响。发现采用预应力碳纤维板对混凝土梁进行加固后,能够有效提高被加固梁的开裂荷载及剥离荷载,抑制裂缝的产生与发展,降低试件的挠曲变形。同时,采用预应力碳纤维板加固混凝土梁更能充分发挥其高强度特性。（4）对集中荷载作用下预应力碳纤维板加固梁的剥离破坏过程和原因以及界面应力等进行了研究,分析了由中部弯曲主裂缝引起的剥离破坏力学机理及受力状态。在前文研究的基础上给出了加固梁发生中部裂缝剥离破坏时的剥离承载力计算公式,将公式计算结果与试验结果作对比后发现平均误差在10%以内。利用本文提出的界面本构关系,建立了考虑碳纤维板与混凝土间粘结滑移的加固梁有限元模型,有限元计算结果与试验结果较为吻合,建立的有限元模型能够较为真实的模拟预应力碳纤维板加固梁的试验过程。