预应力混凝土桥梁由于其良好的抗裂性及较优越的跨越能力而在桥梁结构中使用广泛。其中，先张预应力结构由于其构造简单，施工方便而在小跨径桥梁结构中占有重要比重。然而，由于外部服役环境、人为施工质量及外部荷载持续作用等多因素影响，这类预应力桥梁结构逐渐产生钢绞线锈蚀，导致结构耐久性下降。预应力钢绞线与混凝土的粘结性能是决定先张法构件包括承载力在内的综合结构性能的决定性因素。因此，如何准确的了解预应力钢绞线锈蚀下的粘结性能，评估预应力钢绞线锈蚀引起的混凝土开裂对粘结性能的影响，探究锈蚀预应力钢绞线受力过程中的预应力传递，是对先张预应力混凝土结构残余结构承载力等进行准确评价的重要指标。为此，本文针对锈蚀预应力先张构件，重点研究了锈蚀预应力钢绞线与混凝土的粘结性能及预应力传递长度计算理论，主要研究内容概括如下:
　　1、研究了钢绞线锈蚀引起的混凝土锈胀开裂及箍筋约束下对钢绞线与混凝土粘结性能的影响。设计制作22根钢绞线混凝土粘结试件，其中带箍筋和未带箍筋试件各一半，并设置未锈蚀对比试件。通过室内加速锈蚀及拉拔试验，得到各锈蚀试件混凝土表面锈胀裂缝分布、应变分布及粘结应力-滑移曲线。基于上述试验数据，分析了锈胀开裂程度对拉拔过程中的粘结应力分布、粘结强度及粘结应力-滑移关系的影响。
　　2、提出了考虑旋转效应的锈蚀钢绞线粘结强度模型。首先，针对捻制钢绞线在预应力混凝土结构受力过程中存在的旋转特征，考虑钢绞线捻制构造，建立了混凝土劈裂或钢绞线旋转拔出两种失效模式下的非锈蚀钢绞线极限粘结强度计算模型。然后，考虑钢绞线锈蚀的影响，将外围混凝土看作为厚壁圆柱体，考虑锈蚀过程中混凝土开裂的三个阶段，分别建立了钢绞线锈蚀率与接触面间锈胀应力、混凝土约束应力的关系。最后，将上述关系与非锈蚀钢绞线粘结强度模型相结合，得到不同锈蚀程度下锈胀应力、混凝土约束应力以及化学胶着力对极限粘结强度的构成，进而建立了考虑钢绞线旋转特征的锈蚀钢绞线粘结强度模型。
　　3、明确了锈蚀先张预应力构件中预应力钢绞线的粘结行为。先张预应力构件中预应力钢绞线由于缺乏波纹管等保护易引起预应力钢绞线锈蚀。这不仅会降低预应力钢绞线横截面面积以及极限张拉应力，且会同时引起预应力钢绞线与混凝土粘结性能发生变化，最终影响预应力的传递。为此，设计制作9片不同锈蚀程度的先张预应力构件，通过两点对称加载研究了预应力钢绞线锈蚀对全局拉拔荷载-滑移关系曲线，以及不同加载程度下的粘结强度以及先张构件失效模式的影响。
　　4、发展了锈蚀影响下先张预应力构件传递长度的确定方法。首先，分析了预应力放张过程中由于霍尔效应引起的预应力钢绞线与混凝土接触面的径向应力，以及钢绞线回缩引起的接触面径向位移和应变，得到未锈蚀状态下传递长度范围内由钢绞线预应力放张引起的周围混凝土开裂的裂缝前沿半径。然后，考虑钢绞线锈蚀后引起的该裂缝前沿半径的变化，分析预应力钢绞线周围混凝土进一步开裂引起的接触面上径向应力的变化，得到不同锈蚀程度下接触面的粘结应力分布，进而通过分析预应力钢绞线与周围混凝土应变的变化确定锈蚀影响下的预应力传递长度。
　　5、提出了锈蚀预应力钢绞线局部粘结应力-滑移关系确定方法。首先分析了锈蚀先张构件弯剪荷载作用下钢绞线与混凝土的应变变化，得到关于锈蚀预应力钢绞线与混凝土间相对滑移的二次非线性非齐次微分方程。其次考虑加载过程中的边界条件，通过能量守恒方法推导随边界条件变化的拉拔荷载计算。然后在粘结应力.滑移关系形式己知(具体相关参数未知)的情况下，采用Runge-Kutta法，得到拉拔荷载与加载端滑移的关系。以最小化实验结果与计算结果为目标，确定与粘结应力-滑移相关的各项参数，得到不同锈蚀程度下预应力钢绞线与混凝土的局部粘结应力-滑移关系。