刚架拱桥具有构件少,节省材料,施工方便,修建成本低等诸多优点,因此,在上世纪八十年代广泛推广。近年来,随着社会经济的发展,荷载等级和交通量都成倍增加,刚架拱桥已不能满足重载要求而出现病害,甚至出现桥梁倒塌事故。因此,研究该类桥梁破坏模式和极限承载力计算方法,进而对其加固补强已经迫在眉睫。本文以北京市怀柔区某刚架拱桥为依托。首先,通过梁单元弹性模型开展了该桥第一类稳定屈曲特征值及其对应失稳模态分析,研究该桥可能发生的破坏模式,结构表明偏载作用下由于刚架拱桥自身整体性差、横向刚度低及荷载横向传递不均等结构特点更易出现由于承载力不足而引起的面内失稳。其次,在上述研究基础上,针对拱肋面内失稳,利用Abaqus有限元软件计算的结构单元重要性系数分布,并提出了桥梁结构薄弱部位的识别理论,完成了拱肋薄弱部位的识别,对该理论开展了模型试验验证研究；研究结果表明即结构重要性系数的局部峰值即为结构薄弱部位,薄弱部分的显著程度与峰值大小直接相关。第三,采用压溃理论和三维仿真模型,利用Abaqus有限元软件深入研究分析了在几何非线性、材料非线性、不同荷载工况等因素共同作用下的刚架拱桥极限承载力计算方法,并通过该桥有限元实体单元模型及梁单元模型计算所得极限承载力进行了相互验证。最后,结合实际刚架拱桥自身特点,通过对识别出来的刚架拱桥薄弱部位锚贴钢板加固,并开展了加固前后桥梁极限承载力计算研究、结构重要性系数分布以及应力变形云图等,结果表明通过对上述薄弱部位进行加固,可以有效的提高桥梁承载力,并降低结构重要性系数的局部峰值,具有良好的加固效果。