随着交通量及车辆负载逐年增大,早期的石拱桥处于超负荷状态,出现各种形式的病害。作为山西省一条重要的运煤通道,国道G208交通量繁忙,而且存在严重的超载问题。由于汽车超载对桥梁的使用功能与安全功能都带来了严重隐患,因此,检测并加固存有问题的桥梁具有重要的现实意义。本文以国道G208山西运煤通道的一座空腹式石拱桥的维修加固为例,分析了该桥的主要病害,提出了针对性的加固方案;基于有限元方法进行了桥梁加固前后各个阶段的力学分析;最后基于24小时实测交通量进行了加固后桥梁的承载能力评价。研究内容集中在三个方面。第一,分析了该空腹式石拱桥的具体病害情况,确定了发生病害的内在与外在原因;提出了针对性的加固设计方案。第二,基于MIDAS有限元分析软件建立了全桥有限元模型,进行了加固各个阶段的有限元模拟分析,给出了温度以及活载作用下的桥梁结构位移值;对比了三铰拱与两铰拱在自重作用、温度荷载、重车荷载作用下的结构应力;模拟分析了三铰拱的破坏过程。第三,对比了我国与美国在桥梁承载能力评定方法上的差异;基于实测最不利车辆荷载工况,依据规范规定的荷载组合进行了桥梁腹拱的承载能力评价。研究认为,空腹式石拱桥腹拱出现下挠错位现象的内部原因在于拱顶拱铰脆弱,外部原因在于超载现象严重及冬季低温效应。基于上述两方面原因,本文提出加大立墙截面,改三铰拱为两铰拱,增厚拱圈,更换拱腹伸缩缝等结构措施,有限元分析验证该方案有效。另外,本文所研究桥梁的三铰拱拱顶铰功能已经基本失效,拱圈对拱顶的约束能力较差,在重车作用时,拱顶下挠严重。交通调查数据检验了本文主要结论。通过连续24小时的交通流调查发现,车速统计规律符合正态分布,车重的统计规律基本符合伽马分布。经计算,在最不利车辆荷载工况下,加固后的桥梁四分点和拱顶截面的承载能力满足要求。