近年来出现了一种新型结构桥梁-波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥,具有上部结构自重轻、预应力效率高、抗震性能好、施工周期明显缩短、造型美观等诸多优点。因此,波形钢腹板组合梁桥特别适合于山岭重丘区、湿陷性黄土地区和高地震区桥梁轻型化的需要。本文以临渭高速公路初步设计波形钢腹板组合梁桥(玉井2号大桥)为工程依托,通过理论和模型试验,分别对波形钢腹板组合梁桥设计理论及设计方法、结构体系优化、结构抗震性能等关键技术进行了深入研究。主要研究内容如下:首先选取波形钢腹板组合桥梁中的墩梁结合部作为节点试验研究对象,研究了波形钢腹板组合梁桥节点受力及变形性能,最后利用有限元软件建立节点区精细化有限元模型对其受力性能进行了模拟计算。其次,选取了波形钢腹板组合梁桥跨中正弯矩区段制作试验缩尺模型,对预应力波形钢腹板组合梁的弯曲受力性能进行了研究,也分析了无粘结预应力筋的内力变化规律,最后利用有限元软件对该节段模型进行了精细化有限元模拟计算分析;以临渭高速公路玉井2号大桥为工程依托,研究了波形钢腹板组合箱梁桥横隔板设置对整体结构的自振频率的影响,并研究了结构在横截面对称荷载及偏心荷载作用下,横隔板对主梁内力和截面正应力及剪应力影响规律。最后,以滁河大桥为依托工程,研究了波形钢腹板组合梁桥挂篮悬臂施工过程中的扭转及畸变性能,分析了最大悬臂状态下的挠度变形规律,并对比分析了整个节段施工的挠度变形变化规律。波形钢腹板组合梁桥墩梁节点和正、负弯矩区均具有良好的承载力、延性、变形恢复能力以及耗能能力,抗震性能满足设计要求。桥墩根部弯曲破坏为主要破坏模式,混凝土大量开裂和剥落;随着加载位移的增大,桥墩变截面位置也逐渐屈服,变截面位置承载力的发挥有效改善了构件的延性;整个试验加载过程中,波形钢腹板组合梁和节点区均处于弹性阶段。受弯矩作用截面梁的纵向应变沿梁高分布不再符合传统意义上的“平截面假定”,而是上下翼缘混凝土的应变各自保持在同一个平面上,而波形钢腹板基本没有应变。