近年来，我国许多大中型城市都在进行城市轨道交通的规划和建设，旨在缓解日益严重的城市交通拥堵状况，谋求城市更好、更快的发展。预应力钢筋混凝土U形梁这一新型的下承式结构，与传统的箱形梁、T形梁相比，具有建筑高度低、降低全线建设成本、节能降噪等突出优点，在城市轨道交通的建设中受到了越来越多的运用和推广。　　 本文结合南京某地铁线高架段U形梁，利用通用有限元软件ABAQUS建立实体模型，进行了弹性阶段U形梁施工全过程分析，掌握了U形梁在荷载作用下的各项静力学性能及变形特性。在此基础上，对U形梁设计过程中涉及的钢筋布置和截面形式提出了相应的建议。　　 本文重点对U形梁的抗弯极限承载力进行了研究。利用有限元软件ABAQUS，进行了U形梁抗弯极限承载力的弹塑性有限元分析，掌握了U形梁裂缝开展的规律以及结构破坏的形态，计算得到了U形梁结构的正截面抗弯极限承载力。提出了一系列既能解决有限元非线性分析的收敛性问题，又能保证计算结果真实可靠的建模方法和措施，对于今后同类问题的建模分析具有很好的参考价值。在有限元计算结果的基础上，提出了适用于U形梁正截面受弯构件开裂弯矩和极限承载力的计算公式。通过与试验数据进行对比，证明公式计算结果的精度较高。该公式为U形梁的实际工程设计提供了简化的计算方法。　　 另外，对U形梁进行了长期的结构性能监测。利用预埋于U形梁混凝土内的传感器和自动化综合测试系统，采用无线传输的方式获取试验数据，研究了U形梁温度场的分布情况。基于测试结果，提出了适用于U形梁的温度梯度计算模式。