目前简支连续预应力混凝土多箱式桥梁的应用日趋广泛,随着科技的进步及吊装能力的提高,跨径范围的增大以及在中小跨径领域内设计标准化的趋势十分明显。但目前国内外对先简支后连续多箱式桥梁的试验和全过程的理论分析研究相对滞后,严重阻碍了该结构体系的健康发展。本文根据2005浙江省交通厅科技计划项目《预应力混凝土多箱式桥梁受力性能的分析及试验研究》下达的课题,进行了详细的试验研究和理论分析。主要结论:1)针对简支连续预应力混凝土箱梁桥,利用有机玻璃制作模型进行试验研究,验证实体退化的虚拟层合单元分析理论和程序的正确性和合理性。2)研究讨论以虚拟层合单元计算预应力空间效应的方法,并以一座典型的5跨连续多箱式箱梁桥为背景,对其从施工到成桥阶段进行全程的受力分析。详细分析不同阶段下,单体小箱梁的空间受力特性和多个小箱梁横向连接后的整体力学性能的变化,结果表明多箱式箱梁桥结构的边梁在单体状态下由于结构的扭转体现出明显的空间效应、但是结构的纵向连续和横向联接对这种效应有一定的抑制;除自由扭转外,小箱梁内部的剪力滞后等空间效应并不明显。3)针对简支变连续结构体系的后连续端部的浇筑顺序、后连续预应力的张拉顺序及临时支座拆除顺序等施工工艺存在的分歧,利用所提出的虚拟层合单元建模分析研究了各片小箱梁关键点的应力、挠度随不同施工工序的变化规律,提出了合理的最优施工工序。4)在已有三维实体退化虚拟层合单元的基础上,通过引入ottenson四参数破坏准则的非均匀强化弹塑性本构关系模型,扩展了程序的材料库。同时结合虚拟层合单元的建模特点,研究发展了单元中的生死块技术,进一步扩展了程序的功能及使用范围。以某高速公路上一座标准设计的5跨连续小箱梁桥为背景,对其进行了多工况的极限承载力分析,考察不同的桥梁连续跨数带来的结构极限承载能力的变化,探讨了随着荷载的逐渐增大,小箱梁桥的结构受力性能、荷载在各梁间分配比例的变化规律,研究了预应力混凝土箱梁桥结构在计入塑性后的内力重分布的规律,并考察了跨中横隔梁对结构非线性受力性能的影响。此外分析研究了板厚、预应力度、预应力筋和普通钢筋配筋率等设计参数对小箱梁桥承载能力的影响。根据分析获得的破坏荷载、破坏特征、荷载位移曲线以及桥梁安全系数等,为小箱梁桥的进一步优化设计提供理论依据。