预应力混凝土(PC)斜拉桥无论在数量还是在跨度上,都在中国交通运输网络中扮演着极为重要的角色。调查发现长期超重交通荷载作用下的PC斜拉桥主梁病害频发、出现主梁开裂问题,极限超重荷载作用下主梁刚度下降;此外,合龙段开裂问题也一直引起工程人员极大关注。常规加固手段要求限制交通或受到交通干扰,如何在不影响交通的情况下迅速对PC斜拉桥开裂主梁处理成为一个需要重视的问题。论文主要工作及成果总结如下:1、在查阅相关文献资料的基础上,对PC斜拉桥的发展历史及桥梁加固的常用方法与研究现状进行了总结;详细介绍了混凝土本构模型研究的理论,包含弹性理论、塑性理论、内时理论和断裂损伤理论;总结了超高性能混凝土(UHPC)本构关系的研究现状,为后续研究工作提供了理论基础。2、以某PC斜拉桥为背景,开展了该桥节段缩尺模型试验,对试验梁分工况加载至破坏;对梁体开裂区域进行裂缝灌浆封闭处置后再采用相同的工况加载;对两次试验加载过程中的挠度、索力值与裂缝发展情况监测并进行对比。结果表明:PC斜拉桥在超重交通荷载作用下主梁刚度严重下降,裂缝灌浆处置可以提升损伤主梁的刚度,但刚度难以恢复至未损伤之前;裂缝灌浆处置主梁抗裂性不如原主梁,但抗裂性仍满足《规范》相关要求。3、基于《规范》与现有研究,选取了混凝土塑性损伤(concrete damage plastic,简称CDP)模型的损伤参数,推导了用于ABAQUS中CDP模型的输入数据,包含C50混凝土与UHPC的损伤输入数据,在没有相关实验数据情况下可以进行借鉴与参考。4、建立了考虑塑性损伤的PC斜拉桥节段试验的ABAQUS数值模型,包含完全模拟原试验与裂缝灌浆试验的模型1、2,在试验梁底增加UHPC层的模型3,并将有限元计算结果与试验数据对比。结果显示:有限元计算挠度、索力与裂缝发展规律与试验吻合,且数据相差不大;梁底受拉区增加UHPC层可以大幅提升损伤主梁的抗裂性,提升损伤主梁的刚度。以上结果表明,有限元模型与试验吻合良好,CDP模型能较好模拟混凝土结构在复杂受力状况下的力学性能。