煤矸石是煤炭开采、洗选过程中排出的一种黑灰色岩石。目前煤矸石已成为我国排放量最大的工业固体废物之一,将煤矸石用作混凝土粗骨料不仅可以实现煤矸石的大宗量利用,同时还可以节约日益匮乏的天然砂石骨料。目前对煤矸石混凝土构件的研究多集中在其承载力,而对煤矸石混凝土受弯构件裂缝和变形的研究相对较少。由于煤矸石骨料存在孔隙率大、吸水率高和压碎指标大的特点,导致煤矸石混凝土的抗拉强度低、弹性模量小。因此,将煤矸石骨料掺入后必然会对煤矸石混凝土受弯构件在正常使用阶段的开裂性能、裂缝宽度和变形性能产生较大影响。为此,本文选用来自我国产煤主省区晋蒙陕交界区的典型矿井（柠条塔矿）排出的洗选煤矸石,设计并制作了6根煤矸石混凝土试验梁。通过静力加载试验,研究了不同煤矸石取代率对煤矸石混凝土受弯构件开裂荷载、裂缝宽度和跨中挠度的影响。本文主要内容如下:（1）根据静力加载试验的试验现象和试验结果,分析了煤矸石取代率对煤矸石混凝土梁破坏形态、裂缝发展规律、跨中挠度以及纵向受拉钢筋和受压区混凝土应变的影响。研究结果表明:煤矸石混凝土梁受力过程可分为三个阶段,即开裂前的弹性阶段、带裂缝的工作阶段和钢筋屈服后的破坏阶段,且煤矸石混凝土梁破坏形态与普通混凝土梁相似,呈延性破坏;在相同荷载作用下,煤矸石混凝土梁跨中挠度、跨中钢筋应变和受压区混凝土应变均大于普通混凝土梁;煤矸石混凝土梁裂缝分布与普通混凝土梁基本一致,但煤矸石混凝土梁裂缝发展具有随机性高、离散性大的特点。（2）对比分析了三种开裂荷载计算公式对煤矸石混凝土梁的适用性,并基于试验数据根据现有开裂荷载计算模型,通过迭代计算得出煤矸石混凝土最大拉应变为轴心受拉峰值应变的1.33倍,由此建立了煤矸石混凝土开裂荷载计算模型;通过煤矸石混凝土开裂荷载计算模型,得出煤矸石混凝土受弯构件的截面抵抗矩塑性影响系数为1.254小于普通混凝土的1.536,表明煤矸石混凝土梁抗裂性较差;提出了煤矸石混凝土受弯构件开裂荷载计算公式。（3）对煤矸石混凝土梁裂缝宽度进行了研究。研究结果表明:煤矸石混凝土梁平均裂缝间距随煤矸石取代率增加而减小,提出了煤矸石混凝土受弯构件平均裂缝间距计算公式;基于试验数据对不同取代率下煤矸石混凝土有效纵向钢筋配筋率进行了修正,并对煤矸石混凝土内力臂系数和钢筋应变不均匀系数进行了拟合,最终得到了煤矸石混凝土受弯构件最大裂缝宽度计算公式。（4）对比分析了有效惯性矩法和应变不均匀系数法对煤矸石混凝土梁刚度计算的适用性。基于试验数据对煤矸石混凝土截面弹塑性抵抗矩系数进行了拟合,通过对我国现行《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010中的刚度计算公式修正后,提出了适用于煤矸石混凝土受弯构件的刚度计算公式。基于ABAQUS有限元分析软件,建立了煤矸石混凝土受弯构件有限元模型,并将不同取代率下煤矸石混凝土受弯构件跨中挠度模拟结果与试验结果进行了对比,结果表明在正常使用阶段煤矸石混凝土受弯构件跨中挠度模拟值与试验值的误差均未超过15%,验证了用有限元分析软件预测不同取代率下煤矸石混凝土受弯构件跨中挠度的可靠性。本文的研究内容及研究成果对于完善煤矸石混凝土结构的计算理论与设计方法具有重要意义,对于促进煤矸石混凝土结构的工程应用亦具有重要价值。