早期建设的桥梁,在恒载、车辆活载、混凝土徐变收缩、温度荷载等作用下,部分结构构件出现了不同程度和类型的病害,对于桥梁的混凝土结构构件来说,温度效应导致的裂缝是其中最为主要的病害之一。对于桥梁结构来说,恒活载属于直接荷载,混凝土的徐变收缩和温度效应属于非直接荷载。因此对于该类病害的分析,除了进行结构整体分析外,还需要进行裂损构件的局部性能分析,尤其是温度效应的精细化分析。同时还需要结合现场裂缝的实测数据进行对比分析,才能得出准确可靠的结论,从而为结构的安全性评估和后续的维修加固提供依据。本文首先采用有限元方法对某在役主跨450m双塔单跨悬索桥全桥进行运营期间荷载计算分析,应用桥梁专用软件MIDAS/Civil建立该桥空间有限元模型,确定其整体受力状况和各部件的承载能力,并对结算结果进行复核。其次利用ANSYS建立该桥混凝土索塔的实体有限元模型,基于现场实测的索塔裂缝形态选取了沿索塔壁厚方向的温差模式,并通过ANSYS的热分析功能将温差荷载转化成大桥混凝土索塔内部的温度场,对索塔进行恒活载以及温度工况下的应力分析。然后利用ANSYS绘制了该桥混凝土索塔的应力路径曲线,通过主应力分析得到桥塔各个荷载工况下的受力性能,分析索塔开裂的原因;最后结合该桥的检测报告提供的桥塔表面裂缝形态,证实计算结果准确可靠,并根据温差工况下结果近似的线性关系进行拟合,估计出近似使索塔产生超过混凝土抗拉强度设计值的临界温度。结果表明:(1)在恒载、活载以及收缩徐变共同作用下,索塔侧面(背横梁处)出现了较大的拉应力(0.9MPa),但不会使混凝土开裂。(2)在相同的温差条件之下,索塔侧面(横桥向)路径上的第一主应力总是比正面及背面(顺桥向)中心路径的第一主应力值大,且主应力方向为顺桥平行方向,也就是说会产生垂直于主拉应力方向的竖直向裂缝。如果在临界的温差作用下,索塔侧面上的产生的裂缝要比正面的明显,且裂缝的形态为竖直裂缝。可见,计算结果中产生裂缝的形态与检测报告中实测的裂缝形态完全吻合。(3)典型断面应力分布图可以明显看出在各种温差条件之下侧面中心第一主应力要明显大于其他位置的主拉应力。(4)在相同温差条件下沿塔高方向,索塔侧面下部(下横梁附近)的第一主应力值要略高于上部第一主应力值,也就是说同一工况下,索塔侧面下部产生裂缝的概率及裂缝的大小程度要高于上部。(5)在外侧温度高于内侧温度时,索塔外表面的拉应力较恒活载而言有所减少。可见,外高内低的温差,对索塔产生一个“紧箍力”,使索塔结构处于三向应力状态,对结构是有利的。(6)结构内外温差对结构影响很大,特别是当温度内高外低时,在结构外表面产生的拉应力较大。在临界温差条件作用下,就能够使结构产生垂直于第一主应力的竖向裂缝。(7)取南索塔高度29.022m处截面为控制截面,由该截面的温差-应力关系曲线可知温差与结构第一主应力呈线性关系,且可以估计出使得南索塔控制截面产生超出混凝土抗拉强度设计值的临界温差约为-3.4℃,超出混凝土抗拉强度标准值的临界温差约为-4.8℃。