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基于大量桥梁成为病桥、危桥,存在安全隐患,以及国家公路网需要升级改造的背景下,桥梁加固具有良好的发展前景。采用轻质高强的纤维增强复合材料(FRP)作为预应力加固法的预应力材料可有效实现桥梁的加固。预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)加固法在桥梁加固领域中应用非常广泛,但CFRP存在价格昂贵、伸长率小等缺点。玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)作为一种新型材料,具有性价比优异、绿色可回收、经济效益良好等优点。将其应用于预应力FRP加固领域具有良好的应用前景。但目前国内外关于预应力BFRP加固法的系统性研究非常缺乏。本文从BFRP板基本力学性能、BFRP板张拉锚固工艺、BFRP板加固钢筋混凝土(RC)梁三个层次展开研究:1)评价BFRP板的拉伸、剪切性能;2)对预应力BFRP板的张拉锚固工艺进行研究;3)评价预应力BFRP板加固RC梁的静力性能,提出相应的设计与分析方法。(1)进行了BFRP板及其张拉锚固工艺的研究。通过对BFRP板进行力学性能测试,得知2mm厚和5mm厚BFRP板的拉伸强度均超过了1300MPa,BFRP板是一种很好的预应力材料。另外,BFRP板拉伸断裂伸长率为2.4%以上,应用于预应力结构中有望获得更大的变形。分别对BFRP板-锚具组装件和CFRP板-锚具组装件进行了疲劳机静载试验以及固定支座静载试验。疲劳机锚具组装件静载试验结果表明:截面50mm×5mm的BFRP板-锚具组装件锚具效率系数为83.2%,为完全炸开破坏;截面50mm×2mm的CFRP板-锚具组装件的锚具效率系数为71.60%,为滑移破坏。固定支座锚具组装件静载试验结果表明,截面50mm×2mm的CFRP板-锚具组装件的极限强度为2420MPa,锚具效率系数78.1%;截面50mm×2mm的BFRP板-锚具组装件的极限强度为1150MPa,锚具效率系数88.5%;截面50mm×5mm的BFRP板-锚具组装件的极限强度超过了1100MPa,锚具效率系数大于84.6%。该锚具可以较好地实现BFRP板和CFRP板的锚固。(2)进行了预应力BFRP板加固RC梁静力性能试验。通过2根未加固梁、1根普通BFRP板加固梁和7根预应力FRP板加固梁的静力试验,研究了预应力BFRP板外贴加固RC梁的抗弯性能。分别从FRP板种类、加固量大小、预应力水平以及配筋率等几个方面对试验梁承载力、裂缝、混凝土/钢筋/FRP板应变、延性等进行了分析。试验及分析结果表明:截面50mm×5mm的预应力BFRP板加固梁的力学性能与截面50mm×2mm的预应力CFRP板加固梁的力学性能类似。加固量越大,开裂荷载、屈服荷载和极限荷载都得到了提高,但预应力损失程度越高;加固量越大的梁脆性破坏特性越明显,而加固量小的梁在获得较大变形后仍然可以维持较高水平的承载力。张拉控制应力越大,试验梁的屈服荷载和极限荷载提高程度越大,FRP板的强度发挥效率越高,试验梁的刚度也越大。粘胶与否对试验梁的屈服荷载和极限荷载影响很小,但不粘胶的试验梁具有更高的开裂荷载。试验梁的配筋率越低,加固效果越明显,少筋梁裂缝开展速度要高于适筋梁,适筋梁FRP板强度发挥效率比少筋梁高。(3)进行了预应力BFRP板加固RC梁设计方法研究。系统地对预应力FRP板加固矩形截面/T形截面RC梁加固前和加固后的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别进行了计算和分析。计算和对比结果表明:除开裂弯矩外,试验梁的屈服弯矩和极限弯矩的理论值和试验结果吻合良好。所提出的计算公式适用于未加固梁以及预应力BFRP板加固适筋梁承载力的计算,而对于普通BFRP板加固梁和预应力BFRP板加固少筋梁,理论分析有待进一步深入。通过上述研究,阐明了BFRP板优越的力学性能。另外,在加固梁静力性能方面,5mm的预应力BFRP板加固效果与2mm的预应力CFRP板加固效果相似甚至更优。同时提出了预应力BFRP板加固梁的设计方法,为将性价比高、绿色环保无污染、力学性能优异的BFRP板应用于预应力FRP加固梁领域提供了一定的试验和理论基础。