随着预应力钢丝绳在桥梁加固工程中的应用,砂浆或复合砂浆作为钢丝绳的嵌入材料也逐渐暴露出低强度、易开裂、易脱落、影响钢丝绳耐久性等缺点。聚氨酯水泥复合材料(PUC)作为一种聚合物混凝土材料,具有质量轻、高强度、高韧性的特点,且有良好的粘结性和耐腐蚀性。本文以聚氨酯水泥作为钢丝绳嵌入材料,形成一种新的聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固方法。轻质高强的聚氨酯水泥材料既粘结锚固预应力钢丝绳,又被动参与结构受力。避免了以砂浆或复合砂浆作为嵌入材料所产生的问题。本文依托吉林省交通厅重点科技项目“聚氨酯水泥-预应力钢丝绳加固桥梁技术研究”(项目编号:20150107),从聚氨酯水泥的材性入手确定其力学性能,在室内进行预应力钢丝绳和聚氨酯水泥预应力钢丝绳抗弯加固梁的静载试验、疲劳试验以及数值分析的基础上,对两座实际桥梁进行加固前后荷载试验研究,本文研究内容及创新成果如下:1、对1550kg/m3高密度的聚氨酯水泥材料(PUC-1550)进行材性研究。通过试验获得了材料的抗压、抗折和轴向拉伸强度,并拟合出相应的应力-应变曲线关系式;通过材料与混凝土轴向拉伸粘结试验和弯曲粘结试验,分别得到两种试验条件下的粘结强度和破坏模式;通过-40℃～60℃下材料轴向拉伸试验,分析了环境温度对材料力学性能的影响;材料耐酸碱性能测定表明聚氨酯水泥材料具有良好的耐化学腐蚀性能。2、对16片钢筋混凝土 T梁进行了聚氨酯水泥预应力钢丝绳抗弯加固试验研究(1片未加固梁、4片预应力钢丝绳加固梁和11片聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固梁),以钢丝绳嵌入材料、钢丝绳锚固形式、聚氨酯水泥材料厚度、钢丝绳数量、钢丝绳预应力大小、加载方式和是否带载加固为变量。试验结果表明:与预应力钢丝绳加固相比,聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固能够明显提高加固梁的屈服荷载、极限荷载;聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固的限制裂缝展开能力要优于预应力钢丝绳加固梁,尤其主梁钢筋屈服后更为明显;加固梁的强度、刚度、限制裂缝能力随着加固层的聚氨酯水泥厚度的增加而提高,而随着钢丝绳预应力的降低而降低。3、对聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固梁进行了数值模拟,分析了混凝土强度和配筋率对加固梁受弯性能的影响。结果表明:模拟结果与试验数据吻合良好;加固构件的屈服荷载随着混凝土强度的提高略有增长,屈服挠度非常接近;聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固层断裂时梁的极限承载能力随着配筋率的提高而增大。4、对8片钢筋混凝土 T梁进行了聚氨酯水泥预应力钢丝绳抗弯疲劳试验研究,比较了聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固和预应力钢丝绳加固对结构疲劳性能的影响,分析了聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固梁的疲劳破坏机理。试验结果表明:与预应力钢丝绳加固相比,聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固显著改善了受弯梁的截面应力分布,降低了钢筋应力,从而大幅度提高结构的疲劳寿命;聚氨酯水泥预应力钢丝绳加固受弯构件的疲劳性能不完全取决于构件钢筋应力幅,也受加固层中钢丝绳预应力和聚氨酯水泥应力幅的影响。5、根据简化后的材料本构关系,对抗弯加固构件进行全过程分析,包括矩形截面和T型截面的非线性分析。对抗弯加固计算方法进行研究,提出构件开裂荷载、极限承载能力、挠度和裂缝计算公式。6、完成了黑龙江省黑河市和鸡西市两座桥梁的加固工作,分别采用聚氨酯水泥预应力钢丝绳和预应力钢丝绳两种加固方式,并对其进行了加固前后的荷载试验,通过采集加固前后应变和挠度等参数信息,验证加固方法的有效性。