我国水资源馈乏,并且分布极不均匀,因此渠系输水工程在国家经济发展中的作用日益重要,相应工程项目逐渐增多。跨渠建筑物数量众多,在渠道工程中作用举足轻重,其结构质量的优劣也影响着整体工程效益的正常发挥。框架桥作为一种新型结构,利用率比较高,既能承担运输功能也可以作为过水通道,并以结构整体性好、抗变形能力强等特点广泛应用于公路、铁路及水利工程中。本文在对国内外渠系建筑物研究背景、混凝土材料本构关系、有限元建模相关问题以及结构加固方案等方面阐述的基础上,结合某双层复合框架桥结构安全分析的实际工程背景,采用有限元程序对结构进行了分析计算。选取梁单元对结构进行整体式建模,分别按照正常使用极限状态和承载能力极限状态共9种工况下对其进行复核计算,提取内力计算结果,确定最不利工况下不同部位所需配筋量,然后将计算结果与结构实际配筋对比分析,得到结构各部位安全状况。计算结果表明:结构各孔顶底板外侧及边孔边墙内侧承载能力满足设计要求,其余部位均不满足,应进行结构加固处理。根据分析结果及工程实际配筋情况,论证不同加固方案,确定增设顶撑梁形式的增大截面法进行加固,并对加固后的结构进行安全复核,结果均满足承载力要求。通过对结构的复核及加固前后内力分析,可为类似工程结构计算提供可视化及可量化的参考。