桥梁作为交通运输工程的枢纽工程,在国民经济和社会生活中起着举足轻重的作用。在我国公路桥梁中,以钢筋混凝土梁式桥居多。由于材料自身的性能特点和外部荷载作用的多变性,该类桥梁在长期服役过程中存在多种病害。其中最为普遍的是裂缝病害,裂缝的产生会导致结构刚度下降,挠度变大,钢筋锈蚀速率加快,结构的耐久性能和安全性能受到严重威胁。除裂缝病害之外,车辆超载是现役钢筋混凝土梁式桥的一个极端工况,超载严重时会导致桥梁发生垮塌,对生命财产安全构成严重威胁。因此对现役的钢筋混凝土梁桥的裂缝扩展规律和超载工况下的服役性能进行分析尤为重要。目前,对于现役钢筋混凝土桥梁服役性能的研究主要通过试验法和有限元模拟法。试验方法主要包括原位试验和室内试验:原位试验的进行需要封锁交通,会影响正常的交通秩序,且耗费的人力物力较大;室内试验一般采取缩尺模型试验,缩尺比例选择不当会影响结果的可靠性,因此通过有限元软件模拟研究成为了主要研究方向。本文借助ABAQUS有限元平台,运用相场法对钢筋混凝土结构在不同荷载作用下的裂缝发展过程和服役性能演化规律进行了模拟研究。主要的研究工作主要有:1.本文对相场法的基本理论及其在ABAQUS中的实现方法做了详细阐述,并通过标准算例说明了该方法的可行性。运用相场法对钢筋混凝土简支梁进行模拟计算,将计算得到的裂缝区发展路径、分布形态及荷载-挠度曲线与物理试验进行比较分析。结果表明该方法可用于钢筋混凝土结构的模拟计算,且模拟结果与计算网格无关。2.针对钢筋混凝土结构建模计算中所涉及的关键参数进行了敏感性分析。在保持模型几何参数不变的情况下,改变混凝土材料弹性模量和应变能释放率,选取裂缝区分布云图和荷载-挠度曲线进行分析讨论,分析表明:弹性模量应依据规范进行取值,应变能释放率取值为0.2N/mm;建立包含预设裂缝的计算模型,通过改变预设裂缝的宽度,高度和数量,探讨这些参数对结构中裂缝区的分布规律和结构耐久性的影响,结果表明:裂缝宽度超出规范限值后,结构中裂缝区范围增大;初始裂缝数量达到一定数量时会对结构承载力产生影响。3.根据现役桥梁的检测报告,选取典型案例作为研究对象。将设计荷载和车辆超载工况分别等效为均布荷载和集中荷载,分析不同荷载作用下裂缝集中区的形成、发展和分布特征以及结构破坏模式,结果表明:车辆超载会加速裂缝区的形成和发展,结构在以集中荷载形式施加的超载作用下,加载点附近会产生贯通型裂缝区域。最后模拟分析了T形梁中已有裂缝的扩展情况,并就其在不同工况下对结构的耐久性影响进行了研究,结果表明:该裂缝对结构服役性能的影响较小。结合分布式传感器工作原理和相场法计算结果,得到T形简支梁分布式传感器布设模型。