随着我国经济快速增长与城市化进程的不断推进,城市交通需求不断增大,给城市交通运输提出了新的挑战。为了适应城市交通流的不断增长及地形空间的局限,异形桥梁作为主线与匝道的连接结构,得到了不断应用,极大地解决了繁重的城市交通问题。但异形桥梁结构空间受力复杂,现行设计规范及计算理论对该型桥梁尚未做出详细规定,设计理论亟待完善。偏载系数作为车辆偏载时对桥梁整体受力影响的分析参数,现有偏载系数分析方法存在局限性,提出适用于异形桥梁的偏载系数计算方法对提高结构的设计安全性尤为重要。此外,在重载交通作用下,异形桥梁结构极易出现损伤,给人员和车辆的出行带来安全隐患。因此,完善异形桥梁结构的设计方法,及时、有效识别异形桥梁结构损伤,对保障该型桥梁安全运营具有重要意义。本文依托吉林省交通厅科技项目《异形预应力混凝土桥梁受力特性分析及设计方法研究》,选取分叉型和渐变型两类典型的异形箱梁桥作为研究对象,通过数值仿真分析了设计参数对偏载系数的影响。针对分叉桥跨在复杂受力条件下的损伤状态,提出了具有较高准确性的损伤识别方法,具体研究内容如下:1、对现有直线桥梁设计理论与偏载系数计算方法进行了概述,对比分析了各方法的适用条件和优缺点。阐述了有限元数值仿真方法和响应曲面法在异形梁桥偏载系数计算分析中的适用性,为后续研究提供了理论依据。2、针对异形梁桥设计参数对偏载系数的影响,基于Box-Behnken响应曲面方法计算分析了偏载系数与设计变量间的定量影响关系。以跨径、箱梁截面宽度和高度、匝道半径、暗横梁刚度作为响应曲面法输入值,以偏载系数为响应输出值,确定了设计参数对偏载系数的影响分析方案。对各参数组合下的异形梁桥进行数值仿真,提取控制截面测点的应力、挠度来计算典型异形梁桥的偏载系数,得到了各设计参数对偏载系数的影响规律。通过建立设计变量与偏载系数之间的多项式函数关系,为实际工程偏载系数计算提供参考。3、基于模态曲率差与模糊推理理论,提出了异形梁桥分叉桥跨的损伤识别方法。将振型数据进行二次差分,计算模态曲率值,通过损伤前后的模态曲率差进行损伤位置识别。在此基础上,以损伤位置节点模态曲率差为损伤程度识别指标,采用隶属度函数对其进行模糊化,构建损伤识别模糊规则库,通过测试样本与模糊规则库的模式匹配,实现损伤程度识别。数值仿真损伤识别结果表明,基于模糊曲率差与模糊推理的损伤识别方法能够准确识别分叉桥跨的既有损伤,验证了该方法在异形梁桥损伤识别中的有效性。