与传统的空心板纵向粘结型裂缝不同,浙江台缙高速杨司高架桥混凝土栏杆(附属结构)跨中分缝后,导致空心板边板(主体结构)跨中大规模出现新型单一L型结构性裂缝。这种附属结构分缝后仍然参与受力,对结构整体产生影响不可忽视。本文在结合课题组已有研究成果的基础上,根据空心板的受力特性,设计跨中受压区分缝的等效矩形混凝土梁进行试验研究,对其受拉区和受压区的应力集中效应和承载力的相关影响因素进行了分析,并结合试验与有限元分析结果,对案例桥建立全桥有限元模型进行空间受力分析,以期得出此类附属结构分缝致主体结构破坏的内在机理。对本文主要开展了以下工作:(1)在系统调研国内外应力集中和承载能力研究的基础上,设计了8个工况共24根等效矩形混凝土梁,对跨中受压区分缝导致的应力集中效应和正截面受弯承载力进行试验研究,并分析缝深、缝宽、跨度等因素对分缝梁产生的应力集中效应和承载力的影响。(2)建立ABAQUS弹性和塑性损伤模型,对试验梁进行有限元分析,并结合试验数据进行对比分析,对分缝后混凝土梁的力学性能开展了参数分析。(3)基于试验和有限元分析结果,对案例桥进行空间有限元分析,研究考虑边板上分缝混凝土栏杆刚度和应力集中叠加后,开展空心板的空间力学性能分析。研究结果表明:(1)混凝土跨中受压区分缝会使分缝处的受压区和相应底部受拉区的混凝土产生明显的应力集中效应;(2)正截面跨中受压区分缝梁破坏模式发生改变,跨中纯弯段出现斜裂缝,并沿最短路径发展;(3)ABAQUS的计算表明塑性损伤模型能较好的模拟跨中受压区分缝梁的力学性能;(4)建立有限元全桥模型的对案例桥进行空间效应下的受力分析,综合考虑栏杆的刚度贡献后,边板受力显著增大,具体全桥模型设计计算应考虑现浇栏杆刚度的影响;(5)由于栏杆的刚度贡献,边板与栏杆形成的整体构件横向分配到的荷载较大,与跨中栏杆分缝引起的截面削弱相叠加,导致的应力集中效应是空心板边板开裂的主要原因。本文的研究结果对空心板和矮T梁等小截面梁桥上现浇栏杆的设计和施工具有一定的工程指导意义。