由于大跨度预应力混凝土连续刚构桥具有较好的经济性和适应性,在上世纪70年代国内便大量开始建设工作。但是当时建设时桥梁结构设计理论和材料属性研究相对不够完善,施工质量监控又不够严谨,随着社会的发展进步,交通量日渐增多、养护管理也无法保障到位等客观原因,其中部分桥已经出现了结构性病害。主要表现为跨中下挠和主梁开裂,轻则影响美观和结构耐久性,重则就会导致结构丧失承载能力,从而影响桥梁的安全使用。本文针对中交集团项目“大跨混凝土箱梁桥改变结构体系加固及整跨拆除技术研究与应用”研究需要,在预应力混凝土连续刚构桥已知病害成因和已有加固方法基础上,提出主梁中跨跨中混凝土节段置换为钢梁加固法,简而言之就是降低主梁结构自重从而减轻跨中下挠,并相对改善桥梁承载能力。本文主要研究工作:(1)归纳总结已建成预应力混凝土连续刚构桥的主要病害及其成因,现有维修加固方法及其优劣势,并针对项目组提出的新型加固方式:即采用钢结构置换既有混凝土梁段加固法,在已修建的预应力混凝土连续刚构桥模型上进行置换模拟计算分析,为后面的模型试验提供可行性分析。(2)结合工程实建桥梁进行节段置换加固研究设计,制订了钢混接头与钢梁段的结构结构组织形式,完善了主梁节段拆除、钢混接头吊装、混凝土浇筑、预应力张拉等试验施工技术。针对试验模型设计两种不同的钢混接头模型,在特定荷载组合作用下,计算分析钢混结合段的各关键位置的力学行为。(3)建立置换加固前后的试验模型桥有限元实体模型,并设置各加载等级的试验荷载,计算置换前模型的主梁开裂控制荷载,对比分析置换前后在各加载等级下置换前后关键截面处的应力变形情况,从而在理论上验证节段置换加固方法对于解决中跨下挠问题的可行性。(4)进行钢结构置换中跨节段混凝土梁段加固模型试验,归纳计算各加载工况下的实测数据,进行置换加固前后的比较分析,结合仿真模型计算数据,再次评价分析钢结构置换既有混凝土梁段加固法的结构效果。