目前,在我国公路线上有大量运营中的预应力混凝土桥梁,这些桥梁在建造和使用过程中,由于设计、施工问题及材料本身随时间的劣化、环境侵蚀等一系列因素的作用,不可避免地会产生不同程度的损伤;同时随着公路运营能力的不断提升,还有不少桥梁存在设计等级偏低等安全问题,深入研究这些桥梁的损伤程度、承载潜力、安全储备及剩余寿命等问题将是今后能否合理利用它们的关键所在。为此,本文开展了混凝土梁式桥病害成因分析、现场实桥破坏性试验、混凝土连续梁桥三维实体非线性有限元受力全过程仿真分析、既有混凝土桥梁承载能力可靠性评估方法及承载能力鉴定标准等研究,主要内容和成果如下:(1)本文系统全面地进行了混凝土梁式桥病害成因分析研究,分析了混凝土梁桥的缺陷和裂缝产生原因,研究了钢筋锈蚀和混凝土劣化的机理,详细研究了空心板梁、T梁和预应力混凝土连续箱梁桥的病害原因,分析了梁桥结构的损伤原因。(2)目前,国内外尚无关于预应力混凝土T梁桥和预应力混凝土箱梁桥的实桥现场极限状态(破坏性)试验的研究,本文以主跨径为50m的三跨预应力混凝土连续箱梁桥—-沪宁高速公路新兴塘主桥和20m跨径T梁桥――沪宁高速公路锡澄运河大桥北幅引桥为对象,开展了极限承载能力实桥破坏性试验,因此,本研究项目具有很大的创新性。通过对这两座桥的破坏性试验,首次开展了这两种常见桥型的破坏特征、破坏机理及破坏全过程受力的分析研究。了解和掌握了混凝土梁桥在正常使用荷载和极限荷载作用下的结构刚度、恢复力特性、破坏形态和极限承载能力等。试验中还开展了桥梁外观检查、桥梁无损有损检测、静载试验等辅助性试验以及基于分布式光纤传感系统的混凝土裂缝产生与发展过程监测应用等探索性试验。(3)本文采用三维实体非线性有限元ANSYS软件对新兴塘大桥主桥进行了在试验荷载作用下全过程受力仿真计算,并将计算结果与实桥试验数据进行了比较分析,对计算模型的适用性进行了验证。同时,对影响混凝土桥梁承载能力、挠度的主要参数进行了分析和比较。影响参数包括:混凝土强度等级的降低、预应力束的锈蚀、预应力张拉不足、铺装层厚度的变化等。(4)本文考虑既有混凝土桥梁的荷载特点,讨论了恒载和车辆荷载特性的修正方法,假定车辆荷载效应每年截口随机变量为极值Ⅰ型分布前提下,推导了继续使用期内车辆荷载效应最大值随机变量的统计参数计算公式;同时,考虑桥梁结构本身抗力的时变特性,讨论了结构现时刻抗力的概率模型。根据荷载、抗力等各种统计规律及功能函数的性质,本文提出一种简便实用的动态可靠度的计算方法。(5)本文进行了中美两国桥梁承载力评估方法对比,并借鉴建筑结构鉴定方法及等级评定标准,开展了既有混凝土桥梁承载能力鉴定标准的研究,提出了钢筋混凝土及预应力混凝土公路梁桥承载能力实用鉴定公式。通过资料调查分析,以及收集混凝土桥梁承载能力评定的专家意见,本文推导了承载能力折减系数η与结构抗弯可靠性指标β的关系曲线图,并建议了混凝土梁桥承载能力评定等级标准。