为节约成本，提高运输效率，发展重载交通是我国铁路的发展趋势，而按照旧规范设计的铁路钢桁梁不能满足这一要求。如何在不中断交通的情况下，完成既有桥梁加固是目前亟待解决的问题。论文在大量查阅国内外文献的基础上，总结了国内外钢桁梁桥的发展和研究现状以及预应力钢桁架结构的研究现状，针对钢桁梁面临的加固问题以及目前研究现状的不足，以某下承式简支铁路钢桁梁为依托工程开展了如下研究工作:　　(1)针对实际工程的结构特点并考虑到施工的方便性，提出几种适用的预应力加固方案，包括两种单跨预应力加固方案和三种简支变连续预应力加固方案。利用有限元软件ANSYS，采用APDL语言建立了加固前后钢桁梁的空间有限元模型。　　(2)对比分析了加固前后钢桁梁在最不利荷载位置处的静力性能和移动荷载作用下结构特征点的动态响应。其中，静力性能主要考察了布索方案、预应力大小和提载等级对主要杆件受力和跨中挠度的影响。结构的动力响应主要考察了不同车速情况下，不同加固方案、不同预应力大小对特征点动态响应规律的影响。总结了不同加固方案对钢桁梁的加固效果，验证了预应力技术对提高钢桁梁承载力和刚度的有效性，并得到了最优加固方案。　　(3)为了更好地了解加固对结构动力特性的影响情况，论文采用子空间迭代法对不同加固方案下钢桁梁进行了模态分析，比较了不同加固方案对结构动力特性的影响。　　(4)对加固前后钢桁梁进行了特征值屈曲分析，验证了预应力加固技术在提高钢桁梁承载力的前提下并没有降低局部杆件和结构整体失稳时的屈曲系数。　　论文通过对不同加固方案下钢桁梁的静力性能、移动荷载下的动态响应、结构的动力特性以及结构特征值屈曲分析和正常荷载作用下非线性因素对结构受力和变形影响的研究，得到了相应的结论，验证了预应力加固技术的有效性，最后对进一步的研究工作进行了展望。