新型组合桥梁的研究在我国土木工程领域十分活跃,其中劲性骨架桥梁因其优良的受力性能和灵活的施工组织安排被大量工程实践所运用。为了实现桥梁施工过程中免支撑,改进施工工艺,本文提出一种新型劲性骨架结构—钢管混凝土张弦劲性梁。它通过内置钢管混凝土张弦梁来满足前期使用需求,承受成桥前的施工荷载,然后浇筑外部混凝土实现共同工作。为深入了解这种钢管混凝土张弦劲性梁的受力机理,本文通过建立有限元模型,并进行了—系列参数分析和适用性研究。主要工作如下:(1)通过ABAQUS有限元软件,考虑无粘结预应力筋及钢管同混凝土之间的接效应,建立两个钢管混凝土张弦劲性梁有限元模型,得到的跨中荷载—挠度曲线与结果较好吻合。(2)基于有限元模型对构件的破坏形式、无粘结预应力筋应力变化规律和钢管与混凝土界面状态对构件受力机理的影响进行分析。分析结果表明:模型各部件应力、应变发展规律符合试验结果;其内置钢管与混凝土的界面状态对构件整体及内置钢管混凝土构件的力学性能有显著影响。(3)对钢管混凝土张弦劲性梁承载力影响参数进行全过程非线性分析,分析结果表明:随着内置钢管混凝土含钢率、纵筋配筋率、预应力筋配筋率、纵筋屈服强度、管外普通混凝土强度的提高,构件的受弯承载力也相应提高,但其预应力增量随之减小;跨高比、预应力筋布置线形和荷载加载方式对构件受弯性能以及预应力增量有显著影响;初始有效预应力的增加能提高构件开裂荷载、初始刚度及其极限荷载,但其预应力增量明显下降。(3)参考行业规范标准《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ-2016得到了用综合配筋指标和高跨比表示,适用于钢管混凝土张弦劲性梁中的预应力筋应力增量实用公式;并提出了考虑内置钢管混凝土构件偏压效应的抗弯承载力计算方法,该式计算结果与试验结果符合良好;通过数值分析提出以径厚比为参数,考虑钢管与混凝土界面滑移的承载力折减系数rm三折线计算公式。(4)通过设计实例分析其自承重设计理念在实际运用的可行性,探讨了初应力对构件力学行为的影响。研究结果表明:钢管混凝土张弦劲性梁不仅能实现施工阶段免支撑,而且延性特征提高明显;随着初应力系数的增大,构件的前期抗弯刚度略有提高,但是在受压区钢管和预应力筋屈服后刚度略有下降。