碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)采用表层嵌入式加固钢筋混凝土(Reinforced Concrete,以下简称RC)结构,具有耐久性好、减少表面处理量、节省工期等优点,因而被广泛应用。但是,由于CFRP-粘结剂以及粘结剂-混凝土界面之间的粘结性能的限制,仍会发生界面剥离破坏,使得碳纤维增强聚合物的高强性能得不到充分利用。对嵌入混凝土表层的碳纤维增强聚合物施加预应力,可以充分发挥预应力加固技术与碳纤维增强聚合物加固技术两者的优势,提高结构的承载力,充分利用CFRP材料高强性能,降低造价,减小结构变形等。为此,本文进行了如下几方面的工作:(1)研发了一种新的表层嵌贴CFRP加固的预应力施工工艺,取消了永久性锚具的设置,克服了体外粘贴加固中抗冲击差,抗磨损能力弱,防火性差的弱点。并且可以将锚具重复使用,节省制作成本,充分利用粘结材料的性能。(2)进行了5片混凝土矩形梁的试验研究,对比分析了不同加固方式的加固效果,考察了表层嵌贴CFRP加固对试件力学性能的影响。结果表明相比于表层嵌贴非预应加固和体外粘贴预应力加固,表层嵌贴预应力加固更能改善试件的内力和变形分布;同时,CFRP板条的不同嵌贴方式加固对受力性能的影响不明显。(3)建立了加固桥梁试件的抗弯力学模型,推导了开裂荷载、屈服荷载、极限荷载的计算公式。对于正常设计破坏模式下的试件,理论值与试验值吻合较好。而对于非正常设计破坏模式下的试件,建立剥离剪应力模型进行推算,结果与试验值比较接近。