本文以西部交通建设科技项目《桁式组合拱桥病害成因与加固方法研究》(项目编号2005-318-000-17)为背景，以剑河大桥为研究对象，建立了多个有限元模型，对桁式组合拱桥这一中国独创桥型进行力学性能分析。并将理论分析结果与多座桥梁实桥试验结果进行对比，展开深入而全面地分析。更加深刻地认识了桁式组合拱桥的力学性能，同时能较好的解释桁式组合拱桥主要病害的形成原因，对现有加固、后继设计提供参考。 本文所做的主要工作有： 1、建立平面模型，对桁式组合拱桥在各荷载工况作用下的受力性能进行分析，揭示出桁式组合拱桥原有的设计参数取值及计算分析方法存在着一定不足，限于当时科技水平等条件限制，对温度、混凝土收缩徐变等荷载及活载的横向效应考虑不足，对双竖杆处下弦、虎口节点等部位实际应力状态缺乏足够认识； 2、建立空间板壳单元整体模型，将特定工况作用下的受力计算结果与平面模型理论分析结果及试验结果对比，发现桁式组合拱桥的横向效应显著，通过综合分析得到桁式组合拱桥的活载内力增大系数约为1.35； 3、建立平面应力、空间实体单元局部节点模型，对桁式组合拱桥的双竖杆及虎口节点等主要受力节点进行了应力层次的分析，揭示了节点应力分布规律，并与桥梁实际病害分布情况相符，能很好的解释节点部位的开裂情况； 4、进行了空间板壳单元模型的模态分析，得到桁式组合拱桥的模态分析结果，并与类似跨径一般拱桥模态分析结果进行对比，发现桁式组合拱桥的面外刚度小于面内刚度，是导致此类桥梁横向振动显著的原因，当采用桁式组合拱桥双竖杆处上弦截面之间的连接改进构造方案后，能显著提高桁式组合拱桥的面外刚度，同时，桁式组合拱桥面内、面外动力刚度均比一般拱桥要大； 5、建立平面杆系汽车移动荷载作用下的桁式组合拱桥动力响应分析模型，通过分析，发现桁式组合拱桥同一截面在各车速作用下的动力响应的幅值不度，但在低车速下(20km/h)的振动频率比高车速(40km/h)作用时要高，同时发现在同车速作用下，双竖杆下弦处是全桥振动频率最高点； 6、引入了断裂、损伤力学理论，对桁式组合拱桥的长期使用性能较差的原因作了分析，其中虎口节点的活载效应分析表明此处属低周疲劳，解释了桁式组合拱桥病害以较快速度发展的实际情况。