推广应用高强钢筋是落实国务院十二五节能减排方案的重要工作,也是促进钢铁工业和建筑业转变发展方式的重要举措。随着近年来我国新一轮国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499.2)相继引入HRB400、HRB500和HRB600等钢筋,以较高强度等级热轧钢筋作非预应力筋的预应力混凝土超静定结构的受力性能成为理论研究的重点之一。对此,本文展开了如下工作：(1)无粘结筋极限应力增量的合理取值是预应力混凝土结构承载力准确计算的前提和基础。当高强热轧钢筋作非预应力筋时,在综合配筋指标和预应力度一定的前提下,由于用钢量的减少,屈服曲率增大,塑性转角减小,将影响无粘结筋在正常使用阶段和承载能力极限状态下的应力增长。而国内外现有无粘结筋极限应力增量公式多是以简支梁为研究对象建立起来的,且考虑因素过于单一。对此本文应用弯矩-曲率非线性分析方法,编制了可用于考察正截面正常使用阶段和承载能力极限状态下预应力混凝土连续梁板中无粘结筋应力增长的计算程序。基于模型试验和仿真试验分析结果,建立了考虑非预应力筋配筋指标βs、预应力筋配筋指标βp、跨高比L/h、加载形式、加载跨数、非预应力筋屈服强度等多参数影响的无粘结筋极限应力增量计算公式。模型分析结果表明在综合配筋指标和预应力度一定的情况下,非预应力筋屈服强度的提高使得无粘结筋应力增量在正常使用阶段和承载能力极限状态都呈现新特点。(2)以往对混凝土超静定结构弯矩调幅的研究多以考察控制截面非预应力筋屈服后的截面塑性转动来建立超静定结构弯矩调幅系数计算公式。而混凝土超静定结构在控制截面非预应力筋屈服前由于受拉区混凝土的塑性变形及裂缝的产生和开展也将产生内力重分布。针对这一情况,本文首次提出了将预应力混凝土超静定结构弯矩调幅分为两阶段考察的思想：其一为从加载到支座控制截面非预应力筋受拉屈服引起的弯矩调幅幅度αb；其二为支座控制截面形成塑性铰至受压区边缘混凝土被压碎引起的弯矩调幅幅度α。。以弯矩调幅系数为纵坐标,以支座控制截面相对塑性转角θp/h0(θp为截面塑性转角,h0为截面有效高度)为横坐标,建立坐标系。将国内外普通钢筋混凝土超静定结构、有粘结预应力混凝土超静定结构、无粘结预应力混凝土超静定结构的试验数据置于该坐标系中,根据拟合得到的具有95%保证率的二折线在纵轴上的截距得到了αb随热轧钢筋屈服强度的变化规律,并建立了以相对塑性转角θp/h0为自变量的αa函数表达式。从而对超静定结构内力重分布从机理到数学表达,都有一定提升。(3)从工程实用角度出发通过截面非线性分析对以θp/h0为自变量的αa表达式进行了实用化处理：对于普通混凝土连续梁,建立了以不同钢种及支座控制截面相对受压区高度ζ等参数为自变量的αa函数表达式。对于有粘结预应力混凝土连续梁,建立了以支座控制截面相对受压区高度ζ、预应力筋有效预应力水平σpe、预应力度λ及非预应力筋钢种等参数为自变量的αa函数表达式。对于无粘结预应力混凝土连续梁,建立了以预应力配筋指标βp、非预应力筋配筋指标βs及非预应力筋钢种等参数为自变量的αa函数表达式。(4)以往关于预应力混凝土结构中无粘结筋应力增量及弯矩调幅设计方法的研究主要针对杆系结构。而实际工程中却存在着大量的预应力混凝土双向板结构,但国内外对此方面的研究却基本尚属空白。针对这一情况,采用ABAQUS大型有限元软件建立了无粘结预应力混凝土四边支承双向板及柱支承双向板的有限元分析模型。对四边支承预应力混凝土双向板,考察了非预应力筋钢种和综合配筋指标对正常使用和承载能力极限状态下无粘结筋应力增量以及支座控制截面弯矩调幅的影响规律。并根据双向板变形特点得到了不同位置处无粘结筋应力增量的分布规律,最终建立了考虑综合配筋指标、四边支承条件、预应力筋在板中相对位置及非预应力筋钢种等参数影响的两种极限状态下无粘结筋应力增量计算公式；建立了考虑综合配筋指标和非预应力筋钢种影响的连续双向板支座控制截面弯矩调幅系数计算表达式。对柱支承预应力混凝土双向板将板划分为柱上板带和跨中板带分别考察综合配筋指标和非预应力筋钢种对无粘结筋应力增量的影响规律,并对柱上板带和跨中板带分别建立了两种极限状态下无粘结筋应力增量计算表达式。通过等代框架法弹性理论计算结果与仿真分析结果的比较得到了综合配筋指标和非预应力筋钢种对等效板带支座控制截面的弯矩调幅系数的影响规律。最终建立了考虑综合配筋指标和非预应力筋钢种等参数影响的弯矩调幅系数计算表达式,从而弥补了设计规范在这方面的空白。(5)根据有限元模型计算结果,对预应力混凝土连续梁、四边支承双向板和柱支承双向板进行了对比分析。在综合配筋指标和预应力度一定的条件下,随着非预应力筋屈服的提高预应力混凝土连续梁、四边支承双向板和柱支承双向板在正常使用阶段和承载能力极限状态无粘结筋应力增量都有所增大。预应力混凝土连续梁中无粘结筋极限应力增量明显高于四边支承双向板和柱支承双向板。而边界条件对双向板的转动约束程度越高无粘结筋极限应力增量也越小。在综合配筋指标和预应力度不变的条件下随着非预应力筋屈服强度的提高,三类结构支座控制截面总弯矩调幅系数都有所减小。无粘结预应力混凝土柱支承双向板支座控制截面的弯矩调幅系数小于四边支承双向板。