近年来,工程结构的损伤检测成为建筑工程领域研究的热门课题。对于简单结构的损伤诊断与分析已经有比较成熟的方法,但对于大型复杂结构来说,损伤位置、程度等则难以诊断和分析。本文以辽宁省辽阳市中华大桥的承载能力和加固问题为背景,首先,建立了大型的钢筋混凝土结构梁桥的损伤模型,分两个步骤进行了准确分析。第一步采用直接损伤诊断方法,即运用全面的桥梁检测技术,对主梁和主要的连系构件进行了损伤检测,进行初步损伤诊断和分析；第二步是利用第一步所得到的直接损伤信息,使用基于优化设计和灵敏度技术的模型修正法,进而调整初始损伤桥梁模型的几何与物理参数等,以使模型计算值与实际测量结果相吻合(在合理的误差范围内)。从而,建立更加准确而且全面的大型结构的损伤模型。本文研究的主要内容包括：(1)对损伤中华大桥进行现场试验检测。辽阳市中华大桥为预应力钢筋混凝土T型梁式结构桥,对于评估既有桥梁的使用性能和承载能力、研究结构构件的受力行为等任务,都要以桥梁试验检测为前提。首先,通过无损检测技术检测T型主梁混凝土的强度、缺陷等数据,为桥梁的试验模型和有限元数值模型的材料性能提供数据依据；第二、通过检测仪器量测T型主梁间、主梁与桥墩支座间、表面铺装等的连接状况,并与损伤前的设计数据进行比较,为梁系间连接损伤程度进行评价,得出桥梁主要损伤类型；最后,通过静载试验、动载试验,得出最能反应桥梁承载力的各梁跨中关键位置(L/4、L/2和3L/4)点处挠度值、应力和应变值,为ANSYS建立损伤数值模型提供对比依据。(2)建立桥梁的初始损伤数值模型。经过桥梁全面检测,初步确定了能够直接影响承载力的损伤类型,采用考虑混凝土开裂的三维弹塑性实体有限元法,建立桥梁的初始模型,进一步分析了混凝土的开裂,对中华大桥的破坏肋梁和预应力锚固端进行了细部模拟,并且,材料的本构关系的选取,并不是采用ANSYS预定义的本构关系曲线,而是采用单元表自定义的本构关系。(3)基于优化理论的模型修正。本文采用优化理论的一阶优化方法对初始桥梁模型进行了模型修正。首先,对初始模型进行灵敏度分析,选取对结构最为敏感的设计参数,比如,杀死肋梁破坏单元的体积、模型网格划分尺寸、混凝土的弹性模量、结构几何尺寸等,有利于减小计算量,提高计算效率。选择具有突出优点的优化理论模型修正法,可以借助ANSYS中的优化计算模块进行计算,从而解决了多单元大型复杂结构在计算上存在的困难。(4)采用修正后的有限元模型进行极限承载力的仿真计算,对预应力混凝土T梁桥的开裂、屈服和破坏全过程进行模拟分析,包括开裂前、开裂后和极限状态时的应力、挠度和裂缝情况。在求得桥梁承载力的同时,对桥梁的剩余承载力进行了分析,对中华大桥做出了安全评价。(5)损伤桥梁的加固研究。本文在承载力评定基础上,对中华大桥严重损伤肋梁进行了钢筋焊接、填筑混凝土补强,外加钢板加固肋梁。然后,又建立了加固后的有限元模型,按照规范加载,求得反应承载力的主梁挠度,应力与应变值,并与加固前的承载力数值进行了比较,分析验证了加固方法的有效性。