本文首先以钢筋混凝土梁处于弹性阶段工作为主要假定推导了梁在均布荷载作用下碳纤维布与混凝土的粘结界面正应力与剪应力的解析表达式，分析了正应力与剪应力在均布荷载作用下的分布特点。同时结合有限元模拟了均布荷载作用下的正应力与剪应力的大小与分布特点，并定性比较了碳纤维与树脂厚度、各自弹性模量的大小、以及碳纤维的端部距支座距离大小对粘结应力的影响。提出了实际施工中应该注意的事项。 然后，以试验为依托，通过对比试验，观察了梁在不同荷载与疲劳状态下的裂缝、挠度以及应变的变化规律。通过对疲劳过程中梁箍筋和碳纤维U形箍上的应变量测分析了碳纤维U形箍的粘贴形式对疲劳抗剪所起的作用。 随后，对混凝土材料的损伤D值法作出了修正。大量试验证明传统的曼纳准则在混凝土这种各项异性的材料中不能较好地使用，其它经验公式也存在较大的局限性。本文在收集与整理文献数据的基础上对多级疲劳的D值法进行了多线性的插值计算，便于多级疲劳荷载条件下的计算机编程对疲劳寿命的预测。同时根据疲劳理论结合混凝土材料本生的疲劳特点构造出了混凝土材料疲劳寿命的非线性预测公式，拟合试验数据收到了较好的效果。对碳纤维材料强度疲劳衰减尝试提出了其数学模型，根据其疲劳的自身特点与试验数据求出单一特定荷载水平下的强度疲劳衰减最佳模型参数。 最后，利用有限元分析了碳纤维加固钢筋混凝土梁，通过对考虑碳纤维滑移与不考虑碳纤维滑移以及是否有U型箍的情况进行比较分析结合规范提出了加固建议。