普通钢筋混凝土结构中,混凝土自身抗拉强度低、抗裂性能差,内部钢筋疲劳性能差、易腐蚀,这些因素都在一定程度上制约着结构在严酷环境下的耐久性能。与传统筋材相比,碳纤维复合材料筋(简称CFRP筋、碳纤维复材筋)具有轻质、高强、抗疲劳、耐腐蚀和易加工等独特优点,有望作为混凝土结构的增强筋,在建筑、桥梁、海港以及国防建设中具有广阔的应用前景。然而,碳纤维复材筋自身弹性模量较低,与混凝土的粘结性能较差,其结构在服役时挠度变形较大,裂缝开展迅速,无法满足生产生活对结构性能的要求。而预应力混凝土结构可以通过对混凝土提前施加预压应力来提高构件的抗裂性能,控制构件的变形发展。因此,将碳纤维复材筋应用于预应力混凝土结构成为纤维复合材料推广应用的一个重要方向。与后张法相比,先张法工序简单,节省钢材,批量制作经济,服役时挠度变形小,拥有巨大的工程优势。但是现阶段,国内外学者更多的侧重于体外预应力构件、后张法预应力构件的受力性能,以及预应力复合材料加固等方面的研究,而对先张法预应力复材筋构件的受力性能尤其是疲劳性能研究极少。因此,开展对先张法预应力复材筋构件的静力与疲劳性能的试验研究,对推动新型先张法预制构件的工程应用具有重要指导意义。鉴于此,本文就先张法预应力复材筋混凝土结构的静力与疲劳性能展开试验研究,主要研究内容和结论如下:(1)开展附加肋-复材筋界面抗剪性能试验研究。对不同规格的附加肋与复材筋界面性能进行测试,主要研究铝合金管长度、壁厚以及挤压量对复材筋—附加肋界面抗剪性能的影响,综合考虑挤压质量、效率与施工安全,选出综合性能较优的附加肋规格,为后章预应力复材筋梁中附加肋锚固设置提供参考与指导。(2)对本课题组自主研发的先张法锚具进行持载测试,试验结果表明这种锚具持力稳定性较好,可以满足长期持荷的要求;而后还通过放张后的预应力传递长度试验,得出了预应力传递长度随预应力水平变化的规律。(3)对先张法预应力复材筋构件进行了抗弯试验,对其受力过程、裂缝开展、破坏特征、极限承载力、复材筋-混凝土的粘结滑移、附加肋锚固作用等多方面进行了研究分析。试验结果表明:预应力水平的提升可有效控制构件挠度发展、抑制裂缝开展,增强构件的抗弯刚度与抗裂性能;复材筋上设置附加肋锚固对试验梁在静力作用下的受力性能影响较小。(4)对先张法预应力复材筋构件进行了疲劳试验和疲劳后的静力破坏试验,重点研究了构件破坏特征、加卸载刚度退化、挠度变形、复材筋-混凝土粘结滑移情况等,随后又对部分构件疲劳后静力试验的各项指标进行了分析研究。试验结果表明:正常应力幅作用下,预应力构件的疲劳性能优异,均循环至100万次而未发生破坏;附加肋可有效提高复材筋的锚固性能,减小疲劳过程中复材筋的粘结滑移。