预应力混凝土空心板梁由于具有施工方便、制造简单、节约工程造价、可大批量预制等众多优点,在我国中小跨径桥梁中得到广泛采用,而这些桥梁随着服役时间的增长以及日益增加的交通量,在外界环境和超载车辆的共同作用下会产生一些病害。因此对既有桥梁承载能力的研究工作显得尤为重要,对于保证交通车辆安全运输、推进我国公路交通事业的平稳快速发展具有重要的理论价值与现实意义。本文通过对4片已服役20年的16m预应力混凝土空心板梁进行现场破坏试验和模态试验,并建立了非线性有限元模型,利用神经网络对弹性阶段的有限元模型进行修正。主要研究内容及成果如下:(1)运用BP神经网络和RBF神经网络修正后的有限元模型静力位移分析值与试验值吻合良好,钢绞线弹性模量修正值与拉伸试验测量值基本一致。(2)建立的非线性有限元模型较好的模拟了试验梁的弹性、开裂及破坏全过程;试验梁在弹性阶段内钢绞线应变随荷载的增加而线性增加,且距离加载点越近,其应变越大;同一截面位置的钢绞线在同一荷载作用下应变随有效段长度的不同而不同,有效段长度越长,钢绞线应变相对越大。(3)推导了直线不等长预应力筋简支梁自振频率的理论计算公式,通过PC空心板梁的模态试验和有限元仿真,验证了该公式对计算前两阶自振频率是合理准确的;分析试验梁自振频率与抗弯刚度之间的关系;结合理论计算公式和有限元模型分析了预加应力和预应力筋偏心距对此类简支梁自振频率和抗弯刚度的影响。