纤维增强复合材料(FRP)已广泛应用于国内外土木建筑结构的加固补强工程。与其他加固方法相比，它具有高效、高强、轻质、高弹模、耐腐蚀、施工方便等特点。然而，现在被广泛应用的FRP片材粘贴加固技术是被动加固技术，它存在如下主要问题：FRP片材的抗拉强度没有得到充分的发挥；使用阶段的加固效果不理想，对构件开裂荷载和屈服荷载的提高幅度不大；被加固构件的刚度提高幅度也不大。为解决上述存在的问题，预应力FRP片材加固混凝土结构的新技术应运而生。它将FRP片材粘贴加固技术和体外预应力筋加固技术的长处结合在一起，使FRP片材的抗拉能力可以得到比较充分的发挥，提高加固效果。 为了把握预应力FRP片材增强梁应力分布的一般规律，制定有效可靠的预应力施加方法，提出FRP片材增强梁预应力的理论计算公式是很有必要的。本文从理论分析出发，以预应力FRP片材增强RC梁为研究对象，探讨施加预应力值与FRP片材的有效预应力值和预应力损失量之间的关系及其变化规律，推导出了预应力FRP片材增强RC梁的有效预应力、预应力损失量、预应力损失率的理论计算公式，并给出了该类增强梁的容许预应力值的分析方法。 对FRP片材施加预应力可以充分发挥其抗拉性能，但过大的预应力会导致FRP片材的端部附近产生较高的界面应力。本文从理论分析着手，对预应力FRP片材增强RC梁中FRP片材与混凝土之间的界面层的剪应力和正应力的计算公式进行了推导，并通过有限元对碳纤维薄板(CFL)加固RC梁作了数值实验验证。分析结果表明，预应力作用下会引起FRP片材端部附近的剪应力集中，过大的预应力会导致增强梁的早期剥离破坏。此外，本文还通过算例计算分析了界面层厚度、FRP片材的弹性模量、FRP片材的厚度、初始张拉预应力和粘贴片材长度对应力集中的影响，并根据影响因素提出了减小应力集中的措施，为预应力FRP技术在实际工程中的应用提供了理论依据。 本文还理论推导了预应力CFRP片材增强RC梁承载力的计算公式，给出了预应力作用下增强梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载，并与无预应力作用下的计算结果进行了对比。分析结果表明，与无预应力CFRP片材增强梁相比，施加预应力对构件使用阶段的承载力提高较明显。利用预应力CFRP片材加固混凝土受弯梁可以使CFRP材料提前参与工作，在被加固梁主筋屈服前CFRP片材就有较大的应变量。但有无预应力的CFRP片材加固混凝土受弯构件对其极限荷载几乎没有影响。为了避免CFRP纤维片材先于钢筋屈服而达到其极限拉应变，防止纤维拉断的脆性破坏发生，本文提出了容许张拉预应力[σ<,pf>]的概念。 本研究采用体外钢绞线直线加载方式，并设计了锚具和夹具分别对矩形RC试验梁(室内实验)和16mT梁(野外实桥实验)进行体外加载，成功地采用间接预应力方式对CFL施加了预应力。以这两种CFL增强RC梁为研究对象，探讨了CFL的预应力损失率、增强梁的弯曲开裂荷载、屈服荷载和极限荷载。试验研究结果表明，本文推导的理论计算公式能较准确地预测在弯曲载荷作用下预应力CFL增强RC梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载，理论计算结果与实验结果吻合得较好。