高速铁路混凝土简支梁桥发生病害时,结构的静力性能和动力性能均会发生变化。以往的研究更多地关注混凝土病害对于简支梁桥结构静力性能的影响,但对动力荷载作用下,尤其是列车-桥梁耦合振动荷载作用下损伤对于桥梁结构动力特性的影响还相对较少。针对既有损伤桥梁各种损伤状况对于动力作用下的桥梁结构动力响应影响的研究较少的现状,本文选取某型号高速铁路列车及三跨标准跨径32m的高速铁路混凝土简支梁桥,基于多体动力学与有限元联合仿真方法建立了高速列车-桥梁耦合振动模型,将自编MATLAB程序生成的轨道不平顺谱作为外部激励输入到车桥系统中,同时采用有限元方法模拟了不同损伤工况下的桥梁结构,深入研究了混凝土表面破损、梁底裂缝等不同损伤工况桥梁在列车-桥梁耦合振动荷载下的动力响应规律,并依据桥梁结构的响应变化,探讨采用动载试验方法检测桥梁结构损伤的可行性。本文的主要研究内容及结论如下:(1)在综述高速铁路桥梁病害的基础之上,指出混凝土桥梁在出现病害后会导致结构在外荷载作用下响应的变化,因而研究既有损伤桥梁结构相对于健康桥梁的动力响应变化情况变得越来越重要。同时针对当前结构出现病害情况,发展更加高效的桥梁病害检测方法成为必须。(2)在系统论述列车-桥梁耦合振动模型的基本理论的基础之上,建立了四轴列车的空间车辆模型,并采用Lagrange方程导出了在平直线路上运行的列车振动方程。基于模态叠加法,建立了高速铁路32m标准跨径简支梁桥动力学方程.通过子结构分析,将桥梁模型通过SIMPACK自带的FEMBS接口将列车模型和桥梁模型实现耦合分析。(3)采用多体动力学软件SIMPACK模拟高速列车计算模型,并具体阐述了通过软件自带FEMBS接口实现车桥耦合分析的方法;同时对高速铁路混凝土桥梁病害进行分类,建立了混凝土不同部位出现破损和裂缝损伤的有限元模型,并建立相应的车桥耦合振动分析模型。(4)针对建立的各类损伤模型,分析其在车桥耦合振动作用下的动力响应。研究表明,混凝土表面破损和底板裂缝对混凝土简支梁桥在车桥耦合振动荷载作用下的动力响应有明显的影响,底板位置破损对竖向位移响应的影响大于腹板位置破损工况,跨中位置破损位移响应明显大于1/4跨位置破损;而腹板位置破损对于峰值加速度的影响较底板破损工况有所增加。对裂缝桥梁工况而言,总体上结构跨中底板裂缝会削弱出现裂缝截面的刚度,对桥梁结构的竖向位移和加速度峰值均产生一定影响。(5)参考结构动载试验检测方法,采用有限元方法模拟实际实验过程,并对得到的加速度响应做数学处理。采用小波分解技术对竖向加速度时程曲线进行分解,基于已经获得的加速度信息判断桥梁结构损伤部位,从而为采用动载试验确定结构损伤的检测方法提供参考。