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碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced polymer,简称CFRP）因其强度高、质量轻、耐腐蚀等特点,被广泛用于增强重载高强及恶劣条件下的混凝土结构。在实际工程中,CFRP增强钢筋混凝土结构除了承受静荷载作用外,也常常会面临落石、地震、爆炸等各种冲击荷载的作用。而目前对CFRP增强钢筋混凝土结构力学性能的研究大多基于静荷载作用,对其在冲击荷载条件下进行量化的研究相对较少。同时,CFRP与混凝土间的界面作为CFRP增强混凝土结构的重要组成部分,是传递应力的桥梁,其粘结强度对增强结构的整体性能具有极大影响,但目前鲜有简便可靠的冲击荷载作用下的界面承载力模型,较难预测其剥离承载力,限制了冲击荷载作用下该技术的推广应用。因此对冲击荷载作用下CFRP增强钢筋混凝土结构的动力性能及界面粘结破坏机理进行研究具有十分重要的理论和实际工程意义。CFRP增强钢筋混凝土构件的静载试验装置相对简便,可为其抗冲击性能试验指标提供一定参考,因此,通常将构件的静态性能作为其抗冲击性能的研究基础。本文通过相关试验和理论方法,在CFRP增强钢筋混凝土梁静载试验的基础上,考虑冲击速度和CFRP粘贴长度、宽度与层数等多种因素的影响,对CFRP增强钢筋混凝土梁的力学性能与CFRP-混凝土界面间的粘结性能进行了落锤冲击试验和数值模拟研究。主要研究内容如下:（1）采用数字图像相关技术（Digital Image Correlation,简称DIC）,以CFRP粘贴长度、宽度和层数为变量,开展了6根增强钢筋混凝土梁在静荷载作用下的受弯试验,分析了从加载到失效过程中梁表面裂缝的形成过程、荷载挠度发展情况和延性。并引入CFRP增强系数,提出了短期荷载下CFRP增强钢筋混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式。结果表明,CFRP可以提高梁的抗弯强度,增强其延性,改善其破坏形态,减小裂缝初裂应变率和梁的水平位移。CFRP增强钢筋混凝土梁最大裂缝宽度修正公式的计算结果与试验结果吻合较好。（2）基于静载试验结果,以冲击速度和CFRP粘贴长度、宽度及层数为变量,开展了15根CFRP增强钢筋混凝土梁的落锤冲击试验,分析了冲击荷载下梁的破坏模式、冲击力时程、位移时程等动态响应,通过DIC技术获得冲击过程中梁表面的应力、应变场,计算了冲击荷载下裂缝的扩展速度。通过理论推导得到了各试件的惯性力时程曲线,并提出了动态增长因子来反映梁的动态抗弯强度和静态抗弯强度的关系。结果表明,梁的冲击力峰值、位移峰值、耗散能量、裂缝扩展速度均随着冲击速度的增大而增大。粘贴CFRP后,试件由以弯曲破坏为主向以剪切破坏为主转变,其位移峰值减小,耗散能量增大,同时出现了更多的次生裂缝。冲击力峰值随着冲击速度增大而增大,随着粘贴长度增大而增大。此外,所有梁的惯性力峰值均处于冲击力峰值的1/2～5/6范围内,耗散能量与初始能量之比主要分布在0.60～0.85之间。（3）CFRP与混凝土间的界面作为构件的薄弱环节,对增强构件的抗冲击力学性能起着举足轻重的作用。为了探讨冲击荷载作用下CFRP-混凝土界面间的粘结破坏机理,通过在CFRP表面粘贴应变片的局部粘结应力测试方法,得到了冲击荷载作用下试件的应变分布、界面剪应力发展以及界面有效粘结长度的发展规律,分析了CFRP-混凝土界面的粘结破坏过程,并对界面剥离承载力和断裂能进行了探讨。结果表明,CFRP的传力区域随着荷载增大逐渐增大,其应力传递趋势为从加载端向自由端发展。随着冲击速度增大,CFRP应变峰值、界面剪应力峰值、界面剥离承载力逐渐增大。界面粘结应力峰值随着CFRP粘贴长度的增大先增大后减小。CFRP的粘贴宽度、层数也会对界面粘结应力产生一定影响。（4）以冲击荷载下各试件的界面粘结特征值(S0、τcr、τmax)为基础,通过特征参数动态增长因子定量描述了CFRP-混凝土界面粘结应力的率敏感性,得到了同时考虑冲击速度与CFRP粘贴尺寸的平均粘结滑移关系。考虑不同位置处滑移量的影响,提出了包括CFRP粘贴长度、宽度、层数及冲击速度影响因素在内的界面粘结滑移修正模型。（5）基于落锤冲击试验和理论研究,首先采用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对CFRP增强钢筋混凝土梁进行冲击试验数值模拟分析,并根据物理试验数据验证了所采用有限元模型的可靠性,分析了不同参数对钢筋混凝土梁的抗冲击性能的影响。虽然LS-DYNA基于材料均匀性假设前提得到的破坏模式与实际破坏模式有所差异,但可以实现与物理试验较为吻合的冲击力时程、位移时程等结果。其次,从各相材料细观非均匀性出发,在原有三维有限元程序RFPA3D-Dynamic的基础上进行了二次开发,实现了基于界面控制的CFRP增强钢筋混凝土梁的数值模拟研究,从细观层次研究了不同参数的CFRP-钢筋混凝土梁及其界面的复杂破坏模式及声发射演化规律。结果表明,考虑了材料细观非均匀性质的RFPA3D-Dynamic程序可实现CFRP增强钢筋混凝土梁模型的非均质性多裂缝扩展模式,与物理试验结果更为接近。因此,可结合上述两种程序的特性,将二者共同作为研究CFRP增强钢筋混凝土梁的抗冲击性能和界面粘结性能的研究手段,这样既可得到接近实际材料性质的破坏模式,也可得到与实际情况较吻合的冲击响应。