预应力混凝土波形钢腹板组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构形式,其充分利用钢和混凝土两种材料各自力学性能的优点,通过优化组合可实现良好的经济效益和结构性能,在桥梁工程领域具有广阔的应用前景。随着桥梁跨径的不断增加,大跨波形钢腹板组合梁桥呈现出一些新的结构特点:1)采用变截面结构形式;2)采用悬臂施工方式;3)支座附近内衬混凝土。由于“变截面效应”的影响,变截面梁的受力特征将与等截面梁呈现较大的差别,传统的计算假定将不再适用于变截面情形(譬如:由于变截面梁Resal效应的影响,假定波形钢腹板承担全部或绝大部分竖向剪力将与实际受力情形不符)。既有的文献多针对等截面波形钢腹板组合梁进行研究,本文系首次针对变截面波形钢腹板组合梁桥的受剪性能开展系列的理论与模型试验研究。主要研究工作包括:(1)基于铁木辛柯经典材料力学理论,利用微元体的平衡条件及剪应力互等定理,本文推导了计算变截面波形钢腹板组合箱梁剪应力的精确解析公式,揭示了变截面梁剪应力沿截面高度的分布规律。研究发现由于“变截面效应”的影响,变截面梁剪应力的计算需要考虑弯矩和轴力引起的附加剪应力,研究还证明了弯矩和轴力引起的附加剪应力为自平衡应力。(2)通过实体有限元验证了现有的一些有限元计算程序中将波形钢腹板等效为混凝土平腹板并认为其承担截面上全部的竖向剪力是不合理的。并基于正交异性板理论,本文提出了更为精确的波形钢腹板等代分析模型。(3)基于辛普森积分,提出变截面梁的等效折算惯性矩概念,将变截面梁等效为等截面梁进行研究,实现变截面和等截面梁弯曲变形计算方法的统一。并基于平面四节点等参元的映射变换关系和试验测得的框格节点应变提出了求解变截面梁弯曲和剪切变形的新方法。(4)考虑非弹性屈曲及材料屈服强度的影响,本文总结了几种波形钢腹板剪切强度的计算方法(即剪切屈曲强度设计曲线),并通过对比国内外已开展的101组试验数据,验证了各设计公式的可靠性与适用性。(5)以国家自然基金课题为依托,开展两组变截面波形钢腹板(内衬混凝土腹板)组合梁受力性能试验。并考虑几何、材料非线性及初始缺陷的影响,基于riks算法实现试验梁线弹性变形过程-混凝土开裂-达到屈曲(服)临界点-屈曲(服)后的结构塑性变形全过程仿真模拟。