桥梁主要承载构件是在车辆载荷(疲劳载荷)与环境耦合作用下服役的,实际服役环境对该类构件的抗疲劳及耐久性能有着重大的影响。然而,传统的环境疲劳/耐久性实验是将环境与载荷作用相分离的非耦合/非共同作用,这显然与桥梁主要承载构件等的服役条件有异。因此,探明环境与疲劳载荷的耦合作用和非耦合作用对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)桥梁构件的疲劳及耐久性能的影响机理十分必要。本文采用本课题组发明的新型FRP片材“碳纤维薄板(CFL)”对RC梁进行加固,并以此为研究对象,采用理论分析与实验研究相结合的方法,对湿热环境下CFL加固RC梁的疲劳/耐久性能开展研究。主要研究内容与结论如下:1)为了模拟亚热带地区的桥梁结构的实际服役环境,本课题组设计、并委托厂家试制了一套能够与MTS810试验系统配套的SDH4036L湿热环境模拟及控制装置。应用该装置,分别成功地实施了湿热环境与疲劳载荷的非耦合/非共同作用、耦合/共同作用、以及湿热环境循环与疲劳载荷耦合/共同作用下CFL加固RC梁的环境疲劳实验。2)按照三个载荷水平对10条CFL加固RC梁实施了高温高湿(A组:50℃,95%R·H)环境与载荷非共同作用下的三点弯曲疲劳实验。研究结果表明,高温高湿下加固梁的疲劳极限仅为室温大气环境下的85%左右;加固梁的割线刚度衰减速率比室温大气环境下的加快64%左右。3)设定了两组湿热环境(B组:50℃,95%R·H;C组:50℃,85%R·H)以及三个载荷水平,对20条CFL加固RC梁实施了湿热环境与载荷共同作用下的三点弯曲疲劳实验。研究结果表明,实验方法对CFL加固RC梁的环境疲劳性能的影响是显著的。与传统的方法、即环境与疲劳载荷非共同作用下的实验结果相比,湿热环境与载荷的共同作用会降低加固梁的疲劳寿命。在高温高湿(50℃,95%R.H)环境下,共同作用下加固梁的疲劳极限比A组降低了20%左右,而且载荷水平越高疲劳寿命下降幅度越大。当温度相同时,湿度越高加固梁的疲劳寿命越低。与C组加固梁相比,B组加固梁的环境疲劳极限降低了20%左右。4)模拟广东地区桥梁的年温度和湿度的变化规律,对9条CFL加固RC梁实施了湿热循环与载荷共同作用的环境疲劳实验。研究结果表明,与室温大气环境下的加固梁相比,在湿热循环条件下CFL加固RC梁的疲劳极限下降约26%。究其原因,可认为是在湿热循环条件下加固梁中CFL与混凝土界面产生的湿热应力所致。而且,该界面湿热应力的有限元计算结果基本上验证了上述推论。5)对于湿热环境与载荷非共同作用下加固梁的疲劳寿命预测,本文提出了基于疲劳主裂纹扩展速率的预测方法。通过提出考虑材料性能变化及环境影响的疲劳主裂纹的J-积分计算方法、以及湿热环境下的疲劳主裂纹扩展实验,得到了环境与载荷非共同作用下疲劳主裂纹扩展速率的表达式。利用该表达式,可比较准确地预测加固梁的环境疲劳寿命。6)通过理论分析和实验研究,建立了湿热环境与载荷共同作用下加固梁的疲劳方程,并得到了初步的验证。利用该环境疲劳方程,可方便、准确地预测湿热环境与载荷共同作用下加固梁的疲劳寿命和疲劳极限。