裂缝是预应力混凝土桥梁的常见病害,带裂缝截面的受拉区混凝土一般无法承担拉应变增量。本文针对在役预应力混凝土桥梁主梁现存应力状态难以准确掌握,带闭合裂缝截面在临界消压状态前受力机理不明确,以及由于截面现存应变估算误差带来的后加固材料应变增量推算结果的误差传递等问题,通过理论分析、数值模拟和室内外试验等方法,对在役预应力混凝土桥梁典型钢束应力状态和总预加力的评定方法,闭合裂缝和预加力对截面受力性能的影响规律,以及基于钢束应力测试结果的加固设计方法等方面开展研究。主要研究工作及成果如下:（1）提出主梁典型钢束应力状态测定的“跨丝同丝”法。结合加固过程中受拉区钢束数量本身需要增加的特点,根据预应力钢绞线芯丝和缠绕丝的构造特点,提出“跨丝同丝”的应力释放法,推导出由钢绞线缠绕丝偏轴测试应变推求其轴向拉力的计算公式,并结合钢绞线保护层混凝土凿除时的有限元细部分析结果,最终形成主梁典型钢束应力状态的局部有损评定方法。该方法可对任意结构型式桥梁控制截面钢束的应力状态进行测试,现场裸钢绞线的总测试误差不超过2.8%,简便易行、测试成本低。（2）提出带闭合裂缝截面临界消压状态和受拉区钢束总有效预加力的无损测定方法。根据分段线性函数突变点导数奇异的数学原理,通过建立中间变量—截面抗弯模量Wzi与曲线斜率K的相关性,提出基于试验荷载—受拉区钢筋应力变化速率曲线的预应力混凝土截面临界开裂状态,以及带闭合裂缝预应力混凝土截面临界消压状态的高灵敏度判定方法。并基于带闭合裂缝截面消压弯矩试验分析结果,推导出受拉区钢绞线有效预加力的计算公式,形成在役桥梁带闭合裂缝截面临界消压状态判定和有效预加力的无损评定方法。实现了静定结构带闭合裂缝截面消压弯矩和钢束预加力的无损测试评定。（3）探索了闭合裂缝对截面受力性能的影响机制。根据断裂力学中I型裂纹应力场分析原理,通过引入考虑应变弱不连续问题的扩展有限元方法,对带闭合裂缝截面临界消压状态的判定结果,以及消压前后截面纤维的应变变化规律开展研究。结果表明,带闭合裂缝截面的临界消压弯矩分析结果与理论计算结果,以及室内模型梁试验结果基本吻合,但受拉区跨裂缝处钢筋和钢绞线的应力增量,比相同荷载作用下的未开裂构件明显增加。并给出典型截面公路桥梁,带闭合裂缝截面消压前受拉区力筋应力增量的损伤影响系数,为桥梁荷载试验或健康监测时,带闭合裂缝截面跨裂缝力筋应力增量理论值的确定提供依据。（4）揭示了预加力对预应力混凝土桥梁截面受力性能影响的规律。对于未开裂的预应力混凝土桥梁,分别推导出考虑和不考虑混凝土与预应力钢绞线无应力长度差异影响的、换算截面抗弯刚度的解析解方程。分析结果表明:当考虑二者无应力长度差异时,有效预应力的增加对主梁抗弯刚度略有提高,但量值有限。对于带裂缝截面,当截面内力未达到临界消压状态前,钢绞线有效预应力的变化对受拉区力筋的应力增量无显著影响;当闭合裂缝截面内力超过临界消压状态后,有效预加力对截面受力性能有显著影响,受拉区力筋的应力增量和控制截面挠度均随有效预加力的提高而显著降低。（5）深化了主梁预应力损失和抗弯承载力的加固设计方法。针对旧桥加固时,预应力混凝土截面现存应变估算和预应力损失补强加固无明确规定的问题,根据钢束应力状态评定结果,提出预应力损失补强加固的等效消压弯矩法和等效法向应力法。同时,根据旧桥加固中新旧材料分阶段受力的特征,提出按照有效预加力评定结果,计算控制截面最外缘纤维的实际现存应变大小,进而推算后加固材料的应变增量,以及考虑新旧材料协同受力的被加固构件的抗弯承载力,形成基于主梁力筋有效预加力评定结果的加固设计方法,为旧桥加固时,后加固钢束位置、面积和张拉控制应力的确定提供了依据。本文从钢束应力状态评定方法、预应力和裂缝损伤对截面受力性能的影响机理,以及基于现场评定结果的加固设计方法等方面,对在役预应力混凝土带裂缝桥梁的检测、评定和加固设计方法进行了研究,建立了基于主梁钢绞线应力状态评定结果的在役桥梁技术状态评定和加固设计方法。