碳纤维加固梁受力的的整个过程可划分为三个阶段：未开裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段。
第一阶段——未开裂阶段
在弯矩较小时，跨中梁截面上沿梁高测得的混凝土应变为线性关系，并且应变值较小，符合梁的平截面假定；同时所测的受拉钢筋应变和碳纤维布应变较小，加固梁的工作情况与未加固梁相似，受压区和受拉区混凝土应力分布图形为三角形。
随着弯矩的增加，由于混凝土抗拉能力远小于抗压强度，受拉区混凝土应力增长较快，混凝土进入塑性阶段，受拉区应力图形表现为曲线形状。当弯矩达到开裂弯矩时，受拉区混凝土拉应变即将达到极限拉应变，截面处于即将开裂状态，此时的受压区混凝土压应力远小于其抗压强度，受压区混凝土基本上处于弹性工作阶段，受压区应力图形基本接近三角形分布。
第二阶段——裂缝阶段
当受拉区边缘混凝土拉应变超过极限拉应变时，受拉区混凝土的薄弱截面出现裂缝，裂缝处混凝土承受的拉应力转给钢筋和碳纤维布，此时的钢筋应力和碳纤维布应力突然增加许多。随着弯矩的增加，裂缝不断向上扩展，中和轴位置逐渐上移，受拉区的拉应力主要由钢筋和碳纤维布承受，受压区混凝土向塑性变形发展，受压区应力图形呈曲线分布。
第三阶段——破坏阶段
随着弯矩继续增加，当受拉钢筋应力达到屈服强度，裂缝截面处的拉应力增量主要由碳纤维布承受。弯矩继续增加，裂缝不断向上扩展，中和轴位置继续上移，受压区高度进一步减小，受压区混凝土压应力增大，混凝土塑性特征更为明显，受压区应力图形的曲线分布较为饱满。当受压区混凝土应变达到极限应变时，受压区混凝土压碎，标志着加固梁破坏。
