随着我国交通网络的不断完善，服役的桥梁越来越多，桥梁的维修与加固成了土木工程界的重要课题。作为新型的加固技术，预应力碳纤维片材加固混凝土结构技术有其自身独特的优势。已有的研究表明，预应力碳纤维片材加固技术不但提高了结构的承载能力，改善了加固后结构的工作性能，同时能够充分发挥碳纤维片材的高强性能。由于该技术应用于实际工程的时间并不长，这种新型加固方法的耐久性问题也引起了学术界和工程界的广泛关注。在此背景下，本文主要考虑了碳纤维片材-混凝土粘结界面持续应力大小、混凝土强度等级及冻融循环次数等因素，针对冻融侵蚀环境作用对预应力碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的耐久性进行了试验研究与分析。主要研究成果如下：1．经过冻融循环作用后，试验构件的开裂荷载和极限承载能力有不同程度的下降，冻融侵蚀对碳纤维加固钢筋混凝土构件有明显的不利影响。2．随着冻融次数的增加，试验构件的破坏模式由混凝土保护层剥离破坏向胶层-混凝土界面剥离破坏和碳纤维片材-胶层界面剥离破坏发展，说明冻融侵蚀作用对粘结界面性能的劣化速率要大于其对混凝土强度的退化速率。3．碳纤维片材-混凝土界面持续应力的存在加剧了冻融侵蚀作用对界面粘结性能的不利影响，冻融侵蚀和持续应力耦合作用下碳纤维片材-混凝土界面的粘结性能退化速率比单一的冻融环境因素作用更快。4．通过C60构件与C30构件的试验结果对比分析，混凝土强度等级对碳纤维片材-混凝土界面的抗冻融性能影响不大。5．对试验结果进行回归分析，建立了碳纤维片材加固混凝土梁在冻融侵蚀环境下的剥离荷载计算公式及折减方程，对冻融侵蚀环境下的碳纤维片材加固混凝土结构设计提供参考和依据。