自锚式悬索桥为塔-梁-缆自平衡结构体系,由于主缆锚固于梁体,修建顺序为先塔、梁结构后缆索系统,使其修建过程非常复杂。塔、梁施工完毕进入缆索系统架设阶段,需要对主缆线形进行精确地计算并对基准索股的架设进行精细地控制;进入体系转换阶段,为减少运营期间由于徐变、收缩效应对结构的影响,为节省施工费用、缩短工期,为减小施工误差对结构线形、内力的影响,需要制定合理、经济、高效、精确的体系转换方案。本文以位于天水市罗家沟一座独塔不等跨钢箱梁自锚式悬索桥和位于西宁市文汇路一座双塔五跨预应力混凝土自锚式悬索桥为研究背景,围绕缆索系统的计算和控制、合理成桥状态的优化、吊索不接长体系转换方案的制定和体系转换过程中影响参数的敏感性等问题开展研究。主要内容和成果如下:以分段悬链线理论为基础,根据主缆无应力长度不变原理、索鞍沿滑动面的平衡条件,提出了主缆成桥线形、空缆线形及主缆在索鞍切点位置的计算方法和流程;采用Fortran语言编制了自锚式悬索桥缆索系统计算程序,对天水罗家沟桥和西宁文汇桥的主缆无应力长度和线形进行了计算。结果表明:本文所提计算方法正确、计算结果可靠,可以在实际施工控制和后续有限元分析中使用。以CEB-FIP 90模型为基础,首先对影响徐变系数、收缩应变的参数进行了分析,可知平均温度对徐变系数和收缩应变的影响是正相关的,混凝土加载龄期、粉煤灰掺量、平均相对湿度和混凝土强度对徐变系数和收缩应变的影响是负相关的。其次考虑桥址气象资料、现场材料参数和施工计划,采用有限元正装分析对徐变、收缩效应对结构的长期影响进行了预测,可知徐变、收缩效应使桥塔内偏、加劲梁下挠、边跨吊索力较主跨吊索力有更大的减小、辅助墩和桥塔处支座反力伴随计算终止时间不断增大。然后根据预测结果提出了对设计阶段制定的合理成桥状态进行优化的计算流程,即根据预测结果,对桥塔设置预偏并计算使桥塔产生预偏的不平衡水平分力;通过在缆索解析程序中等比例增加边跨吊索力、减小主跨吊索力确定成桥吊索力。最后通过成桥作用组合对优化的合理成桥状态进行检算。以吊索张拉法为研究基础,首先基于抛物线理论对影响主缆垂度的参数进行分析,可知在体系转换过程中主要可控参数为主缆跨径和主缆长度,即通过增加主缆弹性伸长和顶推主索鞍,主跨主缆垂度会显著增大。然后提出了3阶段2轮张拉的吊索不接长体系转换方案,并就索鞍数值模拟方法进行了研究。最后对天水罗家沟桥和西宁文汇桥编制了相应的体系转换方案,并与原方案进行对比。结果表明:新方案能够有效避免吊索接长、缩短工期、节省施工费用、简化计算分析过程。将自锚式悬索桥在施工过程中影响体系转换精度的参数分为张拉前参数和张拉后参数。对张拉前参数分析时首先通过解析法计算参数变化后的空缆线形,然后带入到有限元模型中进行施工过程分析;对张拉后参数仅在有限元模型中修改相应参数的变化值并进行施工过程分析。通过参数变化计算得到的结果与原状态下的吊索力、主缆和加劲梁线形进行对比,结果表明:主缆线形对主缆抗拉刚度变化很敏感,对索鞍高度变化敏感;吊索力、主缆和加劲梁线形对加劲梁抗弯刚度、散索鞍纵向位置变化不敏感,在实际体系转换过程中可不考虑其影响。吊索张拉时环境温度与吊索力呈负相关,即张拉时环境温度升高,该吊索索力减小。长、中吊索索力对第2、3轮吊索张拉时环境温度变化比较敏感,建议当吊索张拉环境温度与设计温度的偏差在10℃以上时,对中、长索张拉力予以适当的修正。精确、多轮次的张拉能够修正之前单根吊索张拉力变化和吊索张拉时环境温度变化产生的索力偏差、主缆和加劲梁线形偏差,建议在制定体系转换方案时每根吊索不宜仅张拉一次。索力和主缆、加劲梁线形对滑移式散索鞍在数值模拟中是否考虑滑动边界和施工时解除散索鞍临时约束的时机变化敏感。在进行仿真计算并制定体系转换方案时应模拟其滑动边界,在施工时应根据体系转换方案按施工方案按时约束或解除散索鞍的临时状态。