随着体内外预应力混凝土箱梁施工技术的不断提高,体内外混合配束的预应力混凝土箱梁得到了越来越广泛的应用。目前对体内外混合配束的预应力混凝土箱梁的研究主要集中在实验方面,其理论分析相对较少,对该结构的非线性受力性能缺乏相对清楚的认知,不利于体内外混合配束预应力混凝土箱梁结构的推广应用。为此,本文基于层壳理论,编写了一种钢筋混凝土三维非线性有限元程序,对体内外混合配束的预应力混凝土箱梁的工作状态进行了详细分析,得到了普通钢筋应力、预应力钢筋应力随着荷载增加的发展变化规律等。研究成果对实际的工程具有一定的参考价值。本文主要工作如下:(1)本文介绍了层壳等参元的基本理论,对退化层壳等参元的单元刚度矩阵进行了推导。同时考虑混凝土和钢筋的材料非线性效应,编写了钢筋混凝土三维非线性有限元程序。以某预应力混凝土多T梁桥为实例,建立了多T梁的分析模型,并结合实验数据,验证了该程序的可靠性。(2)根据钢筋混凝土三维非线性有限元程序,分别设计了六种典型的加载工况,详细探讨了体内外预应力混凝土箱梁挠度的发展、普通钢筋应力的发展、体内以及体外预应力钢筋应力的发展。并详细分析了箱梁桥在典型加载工况下,其破坏荷载、破坏特征及危险截面挠度随着荷载增加的变化规律。(3)将预应力钢筋配束量相同,配束位置不同的体内预应力混凝土箱梁进行对比,讨论了底板预应力配筋和顶板预应力配筋对结构性能的影响。同时也将预应力钢筋配束量相同,配束位置不同的体内预应力混凝土箱梁和体内外混合配束的预应力混凝土箱梁进行对比,研究了体内预应力钢筋和体外预应力钢筋对结构性能的影响。通过对相同配筋数量的体内预应力混凝土箱梁和体内外混合配束的预应力混凝土箱梁研究,得出体内配筋的预应力混凝土箱梁的开裂荷载比体内外混合配束的预应力混凝土箱梁的开裂荷载有所提高。但随着外荷载的增加,两者的极限荷载基本相同。(4)通过改变体内外混合配束预应力混凝土箱梁的主要影响参数,如:体内外预应力钢筋的张拉控制应力、体内和体外预应力钢筋的数量以及纵向普通钢筋的配筋率,来探讨对结构性能的影响。为改进体内外混合配束的预应力混凝土箱梁桥的结构设计提供科学参考依据。