新经济政策以来,我国综合国力继续稳步提升。在经济增长继续利好的情况下,更加便捷的出行环境和更加丰富的交通网络成为了人民群众的主要需求之一。这一经济需要给桥梁等建筑工程领域的发展带来了新的机遇与挑战。当今桥梁工程也面向跨度更大、耗材更少的宏观目标发展,斜拉桥作为这之中主要结构形式,其技术也日趋精进。然而高速的发展也产生了不少问题,失效是其中之一。有数据统计,失效的桥梁61%以上未达设计寿命的一半。这不能不让人痛心。此外,大型土木结构的缺陷经过长期积累,还会产生极大的安全隐患,为人民群众的生活带来威胁。针对上述问题的重要性,本文运用一致多尺度有限元模拟方法,建立可以同时进行斜拉桥结构整体分析和局部细节特性分析的数值模型,并基于断裂力学理论开展关于斜拉桥在含有初始缺陷等损伤情况下的失效模式研究。本课题选取某斜拉桥为工程背景,主要内容有:(1)详细介绍了斜拉桥的发展情况,系统梳理对于大型土木结构有限元模型建立的一致多尺度方法的原理和现有研究进展,并给出了以断裂力学原理为基础的裂纹损伤失效的数学描述。(2)结合现有一致多尺度有限元模拟方法的理论及应用情况,从虚功原理出发,以多点约束方程法为研究对象,探讨多尺度有限元数值模型的新连接方式,编写相应子程序并结合算例加以验证。结果表明,新连接方式计算结果和解析解相比其误差率小于5%,实现了在保证结构整体分析和局部应力状态分析并发计算基础上的分析精度的提高。(3)利用现有商业软件ANSYS编辑裂纹尖端模型子程序,和一致多尺度数值模拟方法共同运用,选取算例进行建模,借助应力强度因子的计算解判别多尺度模拟方法和失效模式子程序同时使用的可操作性和准确性。(4)建立某斜拉桥数值模型,通过整体结构分析结果选择关键区域建立多尺度模型,详细分析了多尺度区域在不同工况下的应力分布情况。并探讨了关键区域存在初始损伤缺陷这类局部失效的情况下,该结构的损伤是否会进一步演化。