六四式铁路军用梁(简称六四梁)是我国铁路桥梁应急抢修的主力梁型,但随着我国重载铁路的快速发展,铁路列车轴重不断提高,六四梁用于重载铁路桥梁抢修面临着承载能力和刚度不足的问题。为此,本文引入预应力技术,结合六四梁结构和技术特点,提出了六四梁预应力加固技术,用于提高其承载能力和改善梁体形变。主要研究内容和结论如下:(1)总结了既有铁路抢修器材用于重载铁路抢修及预应力技术现状,基于六四梁用于重载铁路抢修面临的主要问题,提出了六四梁预应力加固的思路,根据预应力技术的基本原理以及六四梁结构、技术特点,设计了4种适用于六四梁的预应力加固方案,即直接布索的直线式方案、折线式方案以及布索与支撑相结合的单、双支撑方案。(2)为探求六四梁预应力加固效果,以24 m跨单层六四梁和32 m跨双层六四梁为研究对象,以反映承载能力的杆件轴力和反映梁体变形的竖向挠度、梁端转角为评价指标对4种加固方案进行比选分析,结果表明:直接布索的方案不能有效提高承载能力,但可减小梁体变形;布索与支撑相结合的方案能够提高承载能力和减小梁体变形。(3)鉴于加固效果主要受索力大小、支撑长度、锚固位置和支撑位置4项参数的影响,开展了六四梁预应力加固参数影响分析,结果表明:增大索力和支撑长度可提高弦杆轴力和梁体变形的改善幅度,但索力和支撑长度较大时,加固效果无法持续高效提升;锚固点由梁端向跨中适当移动,可避免下弦杆因施加索力导致的失稳破坏,但杆件轴力、竖向挠度和梁端转角的改善幅度也减小;支撑与跨中距离适当增大,弦杆轴力的变化不明显,但梁体变形改善幅度增大。(4)为明确预应力加固对六四梁动力特性的影响,以单支撑方案加固前后的32 m跨双层六四梁为对象展开分析,结果表明:加固前后六四梁自振频率变化很小,竖弯频率略有增大;加固后梁、索自振频率接近时会出现梁—索耦合振型。(5)考虑到预应力加固对六四梁动力特性、内力分布和梁体变形等的影响,对列车荷载作用下加固前后的六四梁动力响应进行分析,结果表明:预应力加固可以提高六四梁承载能力和杆件疲劳寿命,并能提高六四梁竖向刚度和改善桥梁线形;索局部振动对梁体动力响应的影响很小,增大索应力可减弱索局部振动。(6)为将六四梁预应力加固技术应用于工程实践,对六四梁预应力加固各阶段的设计计算方法进行了分析,对适用于六四梁的锚具和支撑装置进行了初步设计,对预应力加固施工中的加固方案选定原则、施工步骤以及张拉注意事项进行了探讨。