桥梁出现裂缝是一种常见的工程问题,对桥梁裂缝的形成过程及机理进行分析,有利于合理的桥梁加固方案的提出,这对我国交通发展具有重要的意义。以往对裂缝的研究都是从宏观角度考虑的,不能很好的反映裂缝从产生到扩展的过程。本文从混凝土随机骨料模型的开裂数值试验入手,推导了混凝土的损伤变量与应变的关系,并研究了模型的骨料参数和砂浆参数对混凝土宏观力学特性的影响。在此基础上,结合车城路高架桥盖梁出现裂缝的工程问题,从细观角度对裂缝产生的原因进行了分析,并建立盖梁损伤前后的模型来进行验证。对于车城路高架桥盖梁的裂缝问题,提出了三种加固方案,从不同方面分析了每种加固方案的优缺点,最终得出合适的加固方案。本文的主要成果如下:(1)通过对随机骨料模型的单轴拉伸模拟,得到了该模型的应力—应变曲线,然后根据模型的应力—应变曲线进行推导,得到了该混凝土的损伤变量与应变的关系。该关系式可用于实际情况中混凝土的受损分析。(2)分别研究了骨料、砂浆等材料对混凝土宏观性能的影响。对不同骨料参数的混凝土随机骨料模型的研究表明,混凝土骨料的空间分布对混凝土的弹性模量和抗拉强度极限值均无较大影响;当混凝土的骨料粒径增大时,混凝土的极限抗拉能力明显降低,但弹性模量有轻微的增加。对不同砂浆参数的混凝土随机骨料模型的研究表明,当砂浆的抗拉强度增大时,混凝土的极限抗拉能力显著提高,混凝土的弹性模量有轻微的增加;当砂浆的弹性模量增大时,混凝土的极限抗拉能力及弹性模量都有显著提高。(3)对车城路高架桥进行了荷载试验,测试了车城路高架桥的桥梁性能,发现车城路高架桥盖梁存在多条竖向裂缝。结合混凝土细观力学模型数值试验的结论,对影响盖梁裂缝产生的因素进行分析,认为外部因素(外荷载的增加)及内部因素(混凝土材料参数的弱化)导致了混凝土的抗拉强度和弹性模量的下降,进一步导致了盖梁裂缝大量出现。推导了车城路高架桥盖梁的损伤状态,并建立了车城路高架桥盖梁受损前后的模型,通过受损前后裂缝的宽度与实际情况的对比,证实假设的正确性。并讨论了混凝土各相组成成分对盖梁开裂的影响。(4)就车城路高架桥盖梁出现裂缝的问题,提出了粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维布加固法及预应力碳纤维板加固法等三种不同的加固方案。分别从受力、技术和经济等方面分析讨论了每种加固方案的特点,最后从阻止裂缝扩展的角度考虑,认为预应力碳纤维板加固法比较适合车城路高架桥盖梁的加固。(5)本文将混凝土的细观数值分析与宏观材料性质相结合,并将研究成果应用于桥梁加固上,具有一定的创新性。