本发明公开了一种大跨径混凝土连续刚构桥钢拱架加固系统及施工方法，该系统包括设置在箱型结构内部的钢拱架加固机构和顶推钢拱架加固机构的顶升千斤顶，相邻两跨钢拱架加固机构通过拱脚固定杆连接；该施工方法包括步骤：一、确定钢拱架对应的曲线函数；二、根据要顶升的位移确定顶升千斤顶施加的水平力及钢拱架截面尺寸；三、根据钢拱架加固机构顶升箱梁模型对待加工的钢拱架进行分段并预制钢拱架节段；四、现场焊接钢拱架；五、焊接横向联系；六、设置竖向支撑钢垫板和拱顶钢垫板；七、在钢拱架顶部焊接竖向支撑；八、顶推并固定钢拱架加固机构。本发明新增结构恒载直接传递至下部结构，以消除加固材料自身恒载对原主梁的二次恒载不利影响。