随着我国经济的迅速发展,大型公共建筑(构筑)如机场航站楼、桥梁等得到快速发展。这类建筑(构筑)物因受到地震、海啸以及恐怖袭击等因素影响可能造成十分严重的破坏。预应力钢绞线因承载能力高、松弛性能好等优点被众多大跨建筑(构筑)物广泛应用。然而,对预应力钢绞线受到冲击等强动荷载后引起的力学响应问题研究较少。因此,本文着重对冲击荷载作用下预应力钢绞线的力学响应行为进行研究。本文通过试验和有限元分析手段研究冲击荷载作用下预应力钢绞线的力学响应。其主要内容包括:(1)根据金属材料拉伸试验规范对预应力钢绞线进行材料拉伸试验,得到其应力-应变关系曲线和关键材料参数。在此基础上,利用有限元分析软件ABAQUS对预应力钢绞线拉伸试验进行有限元模拟,通过对材料属性的定义,以重复试验过程。有限元分析结果表明,钢绞线拉伸过程中,中心钢丝与外侧钢丝及外侧钢丝之间的接触区域处于复杂应力状态,外侧钢丝其他自由端区域仍处于单轴拉伸应力状态。(2)开发了适应落锤系统的轴向加载装置,并对不同预应力状态的钢绞线施加冲击动能,研究其冲击力学行为。试验研究发现,在预应力钢绞线被冲击断裂过程中,会伴随着火花出现。并且当冲击荷载较小时,冲击过程大致分为弹-塑性弯曲波传播、轴力拉伸和弹性回弹三个阶段;随着冲击动能的增大,钢绞线可能出现断裂,断裂以逐根顺序破坏模式开展。轴向预应力的存在和增大不会明显改变临界动能数值,但会显著降低断裂时的横向位移。(3)应用通用有限元程序ABAQUS,分别采用Beam单元、Solid单元、Beam和Solid耦合模型,发展了应用弹簧单元模拟钢绞线与锚具之间的滑移关系,并与实验结果进行了对比。数值结果表明,跨中区域是能量消耗最大的区域,在断裂时刻会瞬间吸收大量的能量,并且发现,钢绞线是先由弯矩控制,后被轴力控制,最后被拉断失效。钢绞线与锚具的滑移会显著影响其冲击力学行为。多尺度模型在保持计算效率的基础上可准确预测钢绞线动力行为。本文研究,对受冲击荷载作用下预应力钢绞线的力学响应问题有了全新的认识,对预应力钢绞线的安全性评价提供了有效的依据,对今后的理论研究和工程设计具有重要的意义。