近年来,大跨径预应力混凝土连续刚构桥以其独特的优势,被广泛应用于实际工程中。但是工程中暴露的连续刚构桥跨中下挠严重且持续发展的问题日益显现。这对桥梁结构的安全性、耐久性和适用性都产生了十分不利的影响。研究显示,预应力混凝土连续刚构桥跨中下挠受混凝土徐变收缩及有效预应力损失影响较大,而环境温度是影响混凝土徐变收缩的主要环境因素。根据联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第五次报告,城镇化发展会导致大气中C02浓度在未来100年内大幅增长,从而导致全球温度上升,加剧混凝土徐变收缩的发展及结构耐久性能的劣化。由于结构性能恶化引发的桥梁失效概率的增大,会增加混凝土结构在服役期内的维修加固次数和成本,同时也导致了环境污染。因此在气候变化背景下,基于结构时变可靠度理论,在保证结构安全性、耐久性和适用性均满足规范要求的前提下,减少桥梁生命周期经济成本和环境影响,提出桥梁维修加固优化策略,具有重要研究意义。本文立足于CO2浓度和环境温度的上升对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的安全性、耐久性、适用性的影响,建立了改进的混凝土碳化、徐变收缩预测模型,从时变可靠度角度出发,考虑结构损伤程度对加固后预应力混凝土梁可靠指标增量的影响,建立了预应力混凝土梁承载能力极限状态和正常使用极限状态时变可靠度模型。在满足可靠指标高于《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153-2008)提出的最小允许值的前提下,综合考虑基于性能控制的加固行为和基于时间控制的维护行为,并对桥梁生命周期环境影响、环境成本进行量化,分别以环境影响、环境成本、经济成本和考虑环境影响的综合成本作为目标函数,提出了桥梁生命周期维修加固的最优策略。本文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)针对已有混凝土耐久性模型不能同时考虑环境温度、C02浓度的时变效应和相对湿度对材料性能的影响这一研究缺陷,本文依据IPCC报告提供的气候变化数据,考虑了未来100年内环境温度和CO2浓度的时变效应,并同时考虑了相对湿度对混凝土碳化速率的影响,提出了改进的混凝土碳化模型;(2)针对我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2012)中没有考虑环境温度依时变化对混凝土徐变收缩影响的研究缺陷,参考混凝土徐变B4模型,将环境温度变化对混凝土徐变柔量速率的影响引入徐变收缩预测模型中,改进了我国桥梁设计规范中混凝土徐变收缩及其导致的有效预应力损失的计算模型。此外,基于改进的混凝土碳化和徐变收缩预测模型,同时考虑四种气候变化减排情景,对一预应力混凝土连续刚构桥主跨上部结构进行了正常使用极限状态及承载能力极限状态时变可靠度分析;(3)在不同气候变化减排情景下,考虑带损伤预应力混凝土梁加固前结构性能退化程度,对四种常用的基于性能控制的加固方法(体外预应力、粘贴纤维复合材料、增大截面和粘贴钢板加固法)产生的加固后构件可靠指标极限增量进行了情景分析。并考虑了两种基于时间控制的维修方法(灌浆处理和阴极保护)对加固后构件可靠指标退化率的减缓作用;(4)以生命周期环境影响评价方法(Lifecycleassessment,LCA)为基础,对桥梁在材料生产、运输、施工和维修加固阶段产生的环境影响和温室气体排放量进行了量化分析,并进行了不确定性分析。并以中国政府在2016年《巴黎协定》中承诺的单位GDP温室气体减排60%为目标,建立了适合我国国情的桥梁生命周期温室气体减排失效概率计算模型。此外,针对生命周期经济成本计算模型中无法量化环境成本这一研究缺陷,在量化环境影响的基础上,结合《中国环境经济核算指南》提出了合理可行的环境成本计算模型;(5)最后,在预应力混凝土梁满足正常使用极限状态和承载能力极限状态可靠指标同时大于最小允许值的前提下,综合考虑基于性能和基于时间控制的维护方法,分别以经济成本、环境成本、环境影响和综合成本最低作为目标函数,提出了预应力混凝土桥梁生命周期综合维修加固优化策略。