随着预应力技术的发展,预应力混凝土结构在土木工程中的应用日益广泛。预应力混凝土梁与普通钢筋混凝土梁相比,由于事先施加了内部应力,结构抵抗开裂的能力和承载能力得到了显著提高。然而,预应力混凝土在役桥梁在使用过程中有部分是带裂缝工作的,这些裂缝对结构的抗弯刚度及承载能力的影响成为桥梁工程技术人员关注的问题。国内外学者虽做了很多这方面的研究,但至今还没有建立有效的预应力混凝土在役结构有效预应力简化计算公式和较为统一的结构承载能力退化模型,所以开展这一领域的研究是具有实际工程价值的。本文结合国内外关于预应力损失、在役结构承载能力和抗弯刚度等最新的研究成果,以及国内外相关的模型试验研究情况,最终选取我国公路建设中常用的30米预应力混凝土T形梁为原型,考虑各种典型的因素(如：非预应力钢筋强度、非预应力钢筋配筋率、预应力筋的布置形式及张拉控制荷载等),设计并制作了6根代表性的比例缩尺(1：5)预应力混凝土模型梁。结合模型试验和数值计算分析,系统地研究了预应力混凝土梁从加载至破坏全过程的受力性能,取得了一系列具有工程意义的研究成果,主要如下：1、通过模型试验实测的预应力混凝土梁挠度数据,得出预应力混凝土梁抗弯刚度与荷载之间的关系,并结合规范进行了比较,着重分析了梁体开裂后的抗弯刚度变化情况,在此基础上引入了与跨中弯矩相关的修正系数,对规范抗弯刚度计算公式进行了修正,使得修正后的抗弯刚度更满足于工程实际。此外,试验结果表明预应力混凝土梁的极限承载力及跨中极限挠度与加载方式有关,本文还对其特性进行了分析。2、在普通受拉钢筋屈服前,梁体出现的各条裂缝其宽度变化与荷载满足线性关系,且宽度变化与加载次数无关;普通钢筋屈服至梁体破坏阶段,各裂缝的开展比较复杂,部分裂缝宽度变化与加载次数有关,其缝宽与荷载满足线性或者二阶抛物线关系。本文还给出了主裂缝定义,认为宽度较大的裂缝并一定是主裂缝,主裂缝宽度会随着加载次数的增加而变大,该类裂缝是影响桥梁承载能力的重要因素。3、由有粘结和无粘结预应力混凝土模型梁试验数据,分析了预应力筋应力与施加荷载之间关系,以及预应力筋应力纵向分布特性,在此基础上,给出了不同结构形式的预应力混凝土梁基于挠度及裂缝特性的有效预应力简化计算公式。4、在原型梁和模型梁之间受力性能合理假定的基础上,结合相似变换关系,得到了实际在役T梁的极限承载力和相应的跨中极限挠度,并得到了原型梁有效预应力简化计算公式等,为实际桥梁结构运营提供参考,具有重要的工程意义。5、利用ANSYS大型有限元分析软件对有粘结形式的预应力混凝土模型梁加载至破坏全过程受力性能进行非线性分析,通过计算结果与试验结果对比,验证了所采用的ANSYS数值模型参数是合理可行的,计算精度可以满足要求,同时也验证了模型试验所得结论的正确性。6、由模型试验实测的梁体荷载—位移关系曲线,结合试验梁测得的极限承载力,建立了不同结构形式基于跨中挠度的结构剩余承载力评判模型,通过相似变换关系推导出我国公路桥梁建设中常用的30m预应力混凝土T形梁的承载能力评判模型。