斜拉桥的出现为世界桥梁的发展注入了新的活力。近年来,由于其经济上、结构上和建筑等诸多方面的优点,受到了桥梁界的广泛重视,是现代桥梁最具竞争力的大跨桥型之一,并且向更大跨度发展。但由于斜拉桥是复杂的高次超静定结构,同时随着各种体系斜拉桥的陆续出现,许多问题随之而来,如结构计算模式、几何非线性效应和动力反应特性等。 本文探讨了目前斜拉桥常用的结构体系和各自特点。以杭州文晖路斜拉桥为工程背景,借助于有限元软件Midas/civil,讨论了如何选择合理的单元类型来进行结构的离散。通过改变桥塔与主梁的支承方式和桥面系的连接方式,建立了四种斜拉桥的空间有限元计算模型:塔梁分离,无支承,桥面与主梁刚性连接;塔梁分离,无支承,桥面与主梁弹性连接;塔梁分离,在塔墩处主梁设弹性支承,桥面与主梁刚性连接;塔梁分离,在塔墩处主梁设弹性支承,桥面与主梁弹性连接。 进行了斜拉桥的空间静力分析,探讨了几何非线性来源和考虑方法,通过分析,表明几何非线性和桥面系连接方式对斜拉桥的静力行为有明显影响,几何非线性会使得主梁节点的竖向和横向位移显著增加。 通过斜拉桥的模态分析,研究了结构体系和桥面连接方式对斜拉桥自振特性的影响程度,探讨了四种体系的自振特点。指出斜拉桥振型会出现明显的分组现象,桥面系连接方式影响程度较小,弹性支承的影响程度较大。 最后,进行了单维和多维地震作用下四种斜拉桥体系的地震响应分析,包括反应谱分析和时程分析。通过计算,得出了各自体系的动力反应特点,指出对于大跨斜拉桥而言,塔梁弹性约束体系能兼顾斜拉桥变形和内力,比漂浮体系优越。由于地震作用的空间效应,在进行大跨斜拉桥的抗震设计时,必须充分考虑多维地震的联合作用。