近年来随着天然砂资源日益短缺,采用机制砂替代天然砂已成为混凝土行业可持续发展的趋势。目前对于机制砂自密实混凝土的研究主要集中在配合比设计优化,如机制砂颗粒级配、石粉含量以及砂率的影响,但对机制砂自密实混凝土的力学性能研究与构件受力性能的研究还很少。本文通过试验,对机制砂自密实混凝土的材料性能进行试验研究;在此基础上,采用有限元分析软件,对机制砂自密实预应力混凝土梁力学性能进行数值模拟与分析。主要研究工作包括:(1)本文设计了4种不同强度等级的机制砂自密实混凝土和1种自密实混凝土配合比,通过试验研究了机制砂自密实混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、静力受压弹性模量以及泊松比等基本力学性能,并对单轴应力-应变全曲线进行了研究。(2)总结了有限元软件施加预应力的方法,建立了无粘结预应力混凝土梁的模型,采用降温法模拟预应力的施加,利用MPC约束预应力筋两端节点与释放预应力筋各个节点水平方向的位移实现了后张法无粘结预应力筋的模拟。通过与试验梁的分析对比,验证了该模拟方式的可靠性。(3)参照机制砂自密实预应力混凝土足尺寸梁,设计了24根无粘结预应力混凝土梁,利用有限元软件对其进行数值模拟与分析,研究了非预应力筋配筋率、有效预应力、混凝土强度等级,以及混凝土类型(机制砂自密实混凝土与普通混凝土)对无粘结预应力混凝土梁力学性能的影响,研究结果可为机制砂自密实混凝土预应力梁的设计提供参考。