近年来，混凝土薄壁箱梁因其整体受力好、抗弯抗扭刚度大等良好的受力性能在桥梁工程中尤其是高速公路、高速铁路桥中已得到了广泛使用，而在长期工程运用中因各种因素引起的混凝土薄壁箱梁开裂、承载力下降等影响着薄壁箱梁耐久性，采用有效的加固措施提高混凝土薄壁箱梁的耐久性、极限承载能力显得额外重要。结合国内外加固技术的发展现状以及在混凝土薄壁箱梁中的应用，本文采用了一种有效的加固方式——体外预应力CFRP加固技术，对混凝土薄壁箱梁进行加固试验研究与分析，主要研究内容及结果如下：1、结合课题组自行研制的预应力CFRP专用锚具针对本试验课题研究的需要进行改进，并通过改进后的锚具进行了CFRP性能试验，不但检验了锚具的良好锚固性能，而且对CFRP的真实极限抗拉强度进行了测定；同时，针对本课题的开展提出了一套较为实用的预应力CFRP张拉方法及施工工艺；2、本文通过对混凝土薄壁箱梁采用体外预应力CFRP加固进行试验测试，对加固后薄壁箱梁的挠度变化、裂缝开展、混凝土应变、钢筋应变以及预应力CFRP应变增量等随外荷载作用的变化情况进行了测试分析，说明通过采用体外预应力CFRP加固可提高混凝土薄壁箱梁的极限承载能力，使已有裂缝宽度减小甚至闭合，增大其截面刚度，减小挠度变形，延缓新裂缝的开展及减小最大裂缝宽度。3、本文对体外预应力CFRP加固混凝土薄壁箱梁进行了理论分析，分析了加固箱梁的几种可能破坏形式，提出了一些关于加固箱梁的极限弯矩、变形验算等的分析计算方法和公式，并通过试验测试结果对加固箱梁的极限承载力、最大挠度、平均裂缝间距、最大裂缝宽度与理论计算值进行了对比分析，结果能较好的吻合。