对现有及受损结构进行加固和修复是结构工程师所面临的主要问题之一。近年来,碳纤维增强聚合物(CFRP)加固钢筋混凝土结构作为一种新兴而高效的方法,受到越来越多的重视并被广泛应用。与传统的结构加固方法相比,它具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点,并且施工快捷,不影响原结构的使用,因此有极其广泛的应用前景。本文对CFRP抗弯加固梁的设计理论进行了研究,并对加固梁进行了非线性有限元分析。主要工作如下:首先,结合前人的试验资料,对碳纤维加固材料的力学性能进行了分析和总结,并对CFRP抗弯加固梁的破坏机理和影响CFRP抗弯加固效果的一些主要因素进行了分析。其次,通过分析国内外CFRP加固钢筋混凝土梁的研究现状,根据我国现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002),提出了考虑二次受力情况下碳纤维加固钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算方法。同时还推导了CFRP加固梁粘结破坏承载力的计算公式,并对影响粘结破坏承载力的主要因素进行了分析。最后,利用有限元分析软件ANSYS,对CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了数值模拟分析。文中数值模拟的结果与试验结果比较吻合,表明本文提出的数值模拟研究的理论及方法是正确的,可以用于工程设计计算和作为模型试验的参考。