钢-混凝土组合脊骨梁作为一种新型的结构形式,以其结构造型美观、力学性能好、经济性等方面的优势,在桥梁结构中得到了越来越广泛的应用。该结构悬臂挑梁根部混凝土板承受负弯矩,容易开裂。如何保证混凝土截面不出现裂缝,提高其耐久性,是需要解决的问题。本文提出大悬臂预应力波形钢腹板挑梁这一新的构造形式,对其横向分布规律、收缩徐变、温差效应以及承载能力等方面的受力特征进行了分析和试验研究。主要做了以下工作:(1)介绍了波形钢腹板组合结构的发展历史、在国内外的研究应用现状,总结了预应力波形钢腹板组合挑梁的基本构造特点和受力特征。(2)以现有的横向分布理论为基础,结合大悬臂波形钢腹板组合挑梁的结构特点,提出了修正刚接梁法的计算方法,能够方便地计算变刚度悬臂组合梁任意点位的横向分布系数。并结合模型试验、实桥算例的空间有限元分析等,验证了该理论方法的正确性和精度。(3)推导了预应力波形钢腹板组合挑梁关于徐变、收缩及温度效应下的截面应力分布简化计算方法。通过理论计算和有限元参数分析,与常规组合结构进行对比,验证了预应力波形腹板组合结构具有大大减小徐变引起的应力重分布及温差和收缩效应在混凝土板产生的拉应力值、对加载龄期和持荷龄期不敏感的特点,结构受力性能非常优越。(4)对预应力波形钢腹板组合挑梁进行了对比模型试验,分别研究了组合梁的变形、钢梁和混凝土板的应力应变分布等,推导了开裂弯矩和极限承载能力的理论计算公式。试验验证了理论计算的正确性。结果表明,预应力波形钢腹板挑梁结构具有极好的延性和抗开裂能力。(5)建立空间有限元模型,对两种挑梁结构进行了极限承载能力的非线性全过程分析,对比分析理论解、实验数据和有限元解,结果吻合较好,验证了理论计算和有限元分析的精确性。(6)对预应力波形钢腹板组合挑梁的混凝土板厚度、钢梁腹板、下缘底板的厚度及初始缺陷等进行有限元参数分析,得出波形腹板挑梁的优化设计参数,结论可供工程设计参考。