在我国,普通混凝土(RC)梁桥早期得到普遍应用,其中包含数量巨大的客货共线铁路旧桥;早期客货共线铁路运速慢、运力低,列车对桥梁体现为低应力幅交变作用,随着铁路六次大提速完成和高铁迅速发展所致运力释放,铁路旧桥所受应力幅值持续增大且呈梯级变幅之势。基于上述现状和调查研究表明:客货共线铁路旧桥实际承受的是梯级变幅疲劳荷载,长时间服役使得桥体自身疲劳损伤累积问题不容忽视。本文以客货共线铁路旧桥为背景,采用MTS双作动器同步加载,对5根混凝土试验梁分别开展静力与梯级变幅疲劳加载试验,采集力、变形、应变、裂缝、残余变形、疲劳次数等信息;以试验梁各加载阶段(开裂前后、不同疲劳次数后、疲劳断裂后)为时间节点,通过模态测试与分析,采集振型、自振频率、阻尼比等自振特性。通过试验研究与分析,取得如下成果:1.探明了梯级变幅疲劳荷载下混凝土梁静动力性能演化特点(1)在梯级变幅疲劳加载全过程,梁体静力、疲劳性能下降的同时伴随着自振特性的衰退,刚度与自振频率的演化均呈3阶段发展特征。(2)应力幅值提升的初始阶段是梁体静动力性能迅速退化阶段;梁体在“开裂”与“疲劳断裂”阶段性能变化存在突变点。(3)梯级变幅疲劳荷载作用下纵筋与混凝土应变存在动力放大效应,且纵筋对应的动力放大系数显著大于混凝土。(4)疲劳断裂时梁体自振频率大幅下降,在清晰反映性能衰退的同时,也为判断梁体内部筋材是否发生疲劳断裂提供了简便方法。(5)梁体在疲劳加载过程中,损伤累积具有随机差异性。2.揭示了早期低应力幅疲劳加载对混凝土梁静动力性能的影响规律(1)早期低应力幅疲劳加载使混凝土梁产生低应力界面损伤,该现象对梁体极限承载力无影响(绝对最大误差仅为1.8%),但会显著降低梁体受压区混凝土延性,使其静力破坏模式从塑性向偏脆性方向转变。(2)早期低应力幅疲劳加载使混凝土梁产生低应力疲劳强化(试验梁BF1和BF2的疲劳寿命分别为1 903 451次和4 268 798次),该现象主要因纵向钢筋的应变强化所致,一定程度提升了梁体疲劳性能和疲劳寿命。(3)早期低应力幅疲劳加载使混凝土梁自振频率出现不稳定退化状况,一些阶段的某阶自振频率较上一阶段甚至略有回升,整体呈高低互变、上下起伏之态势,在一定程度上再次验证了低应力疲劳强化。上述研究成果能为客货共线铁路旧桥的安全运营与科学管养提供参考,具体如下:在客货共线铁路提速、增重引起应力幅值提升之初,桥梁性能退化速度较快,需有所警示;客货共线铁路旧桥实际运营中的抗疲劳性能是安全可靠的,但需警惕桥体上部受压区因界面损伤所致延性降低现象,应作为运营维护巡检时的主要内容之一,必要时采取相应加固措施。