近年来，随着交通量的迅猛增加以及运输工具的多样性，桥梁火灾事故频频发生，运输易燃易爆物品的车辆日渐增多，交通事故和人为原因引起的桥梁火灾成为交通基础设施新的威胁。火灾作为桥梁的偶然荷载，对结构造成不可估量的破坏，轻者势必影响交通质量，造成人身伤亡和经济损失，重者可造成桥梁永久破坏与坍塌。目前关于桥梁火灾的研究主要集中在火灾下预应力混凝土（以下简称“PSC”）结构及钢筋混凝土（以下简称“RC”）结构整体及局部抗火性能，涉及火灾后RC整体及局部抗火性能较少，对于火灾后PSC结构的抗火性能研究更少。本文以国家自然科学基金“火灾下混凝土桥梁有效预应力衰变机理与承载能力分析方法研究（51308056）”；交通运输部交通建设科技项目“火灾下桥梁结构灾变机理及安全性评价与加固技术研究（2011318812970）”为依托，针对预应力混凝土箱型梁桥整体抗火性能，以模型试验结合数值模拟进行了系统研究。主要研究工作有：基于各规范、学者的调研，对高温作用后预应力混凝土材料的强度、弹性模量及本构关系进行计算模型的整理与分析，并对使用率高的计算模型进行分阶段选取、分布拟合的方法获得高温作用后预应力混凝土材料各力学性能指标（强度、弹性模量及本构关系）的拟合计算模型。对3片试验梁（对比梁PSB-1、无防火涂层试验梁PSB-2、有防火涂层试验梁PSB-3）进行火灾下及火灾后的模型试验研究。基于火灾下试验梁的温度场、位移时程及预应力损失等数据分析，揭示了防护涂层对PSC结构抗火性能的影响程度。基于火灾后试验梁的位移、应变及刚度、频率等数据分析，给出了PSC结构火灾后的剩余承载能力及动力特性状况。通过测定混凝土试块高温后的抗压强度，并对比未受高温的试块，研究了膨胀型防火涂料不同厚度对混凝土结构的防火保护作用，给出了强度折减的经验公式。通过对受火梁按由底至顶及烧损深度的方法来测定混凝土强度，计算混凝土强度值，揭示了受火后混凝土强度沿梁高及烧损深度的变化规律。研究分析了EUROCODE、ASTM-E119、JISA1304及ISO834等多种火灾升温计算模型，明确了火灾分析采用的升温模型和理论计算方法，通过对比火灾过程中结构温度场的试验数据，揭示了结构温度场由外至内的热传导规律，并运用大型通用软件建立有限元模型，进行温度场的非线性分析，通过与实测值对比，验证了模型的正确性。运用大型通用有限元分析软件对3片试验梁进行模拟，通过设定材料不同的本构关系，并依照试验的边界条件建立有限元模型，模拟试验梁在荷载作用下的挠曲变形、混凝土应变以及试验梁的极限承载力、固有频率等，通过与实测值的对比，验证了模型的有效性。