公路车辆荷载对桥梁设计、运营和维护都有着极为重要的影响。随着国民经济发展,公路交通总量逐年递增,由车辆荷载引起的公路桥梁位移超限和构件疲劳等安全问题愈发显著。特别是随着单车载重能力的提高,重车过桥时可能引起显著的车-桥耦合振动,这将进一步威胁公路桥梁的使用安全。因此,准确评估运营阶段的车辆荷载对于保证桥梁安全有着至关重要的意义。本文基于微观车流模拟理论建立改进元胞自动机(RCA)车流模型,并以此为基础系统地研究某大跨悬索桥在车流作用下的静动力响应。主要完成的研究工作如下:(1)针对传统元胞自动机(CA)车流模型在桥梁车辆荷载响应分析中存在的局限性,提出能更加准确地描述车辆运行行为的RCA车流模型,通过对比分析验证RCA车流模型在描述车辆几何、速度、加速度和运动特性方面的优势,并分别基于CA和RCA车流模型分析三种典型密度车流的运行特征。(2)结合RCA车流模型和车流统计分析理论,提出车辆可变速和变道的桥梁动态随机车流荷载模拟方法。根据相关实测数据研究某大跨悬索桥在三种典型密度车流作用下的静力响应及其统计特性,并验证限制超重车辆对保证其安全的重要性。(3)建立基于RCA车流模型的风-车流-桥耦合系统,用以评估大跨桥梁在运营期间受到脉动风和随机车流联合作用时的动力响应。以某大跨悬索桥为背景,分析说明RCA车流模型在风-车流-桥分析中计算风-车相互作用的优势,并提出和验证了风-车流-桥系统合理分析时长的简便计算方法。(4)通过对比考虑车辆惯性力前后的车辆和桥梁动力响应,首次从车流层面分析车辆惯性力对风-车流-桥耦合系统的影响,并进一步讨论车流密度与车辆惯性力对风-车流-桥耦合系统的影响程度之间的关系。