随着我国客运专线的高速发展,铁路桥梁的跨度也在不断增大,其中以在平原地区跨越长江的武汉天兴洲大桥(主跨504m斜拉桥)和南京大胜关桥(主跨336m下承式钢桁拱桥)最具代表性。但当线路跨越山区深谷时,受桥位处地形以及施工场地和运输条件等限制,钢斜拉桥及桁拱桥较难实施。混凝土拱桥以其刚度大、承载能力强、施工方便、受温度变化影响小及与地形协调等诸多优点,成为在山区修建大跨度铁路桥梁的首选。目前国内外已建成的跨度超过300m的混凝土拱桥仅有6座,且均为公路桥,在客运专线上还没有先例。如何在山区修建高标准铁路客运专线特大跨度混凝土拱桥,是目前面临的重要研究课题。本文以在建的沪昆客专北盘江特大桥(主跨445m上承式混凝土拱桥)为工程背景,在特大跨度铁路劲性骨架混凝土拱桥的结构选型、桥梁施工全过程的力学行为(结构静力、混凝土的长期收缩徐变及非线性稳定性)和车桥耦合振动方面开展了研究,具体内容如下：(1)查阅国内外相关文献,调研了特大跨度混凝土拱桥的桥型结构现状,提出山区客运专线铁路修建特大跨度混凝土拱桥需研究的关键力学问题,并系统的总结了特大跨度铁路混凝土拱桥设计理论框架。(2)论述了桥梁结构的概念设计理论,基于桥梁概念设计理论,从合理结构体系的选择、施工方法的选择和重要设计参数的优化及调整三个方面出发,研究了客运专线铁路特大跨度混凝土拱桥的结构选型。提出了经济合理结构型式、综合最优的施工方案和重要设计参数的选取原则。(3)提出了特大跨度铁路混凝土拱桥劲性骨架施工全过程的结构静力关键问题。针对提出的关键问题,对背景工程的施工全过程劲性骨架应力变化规律、主拱外包混凝土的应力控制及调整和主拱预拱度设置等进行了详细分析。(4)对特大跨度钢筋混凝土拱桥的长期收缩徐变行为进行了确定性分析。并基于MC90收缩徐变模型和LHS拉丁超立方抽样技术,研究了特大跨度混凝土拱桥收缩徐变行为的随机性,同时对背景工程主拱的长期收缩徐变下挠值进行了预测。(5)研究了特大跨度劲性骨架混凝土拱桥主拱施工全过程的结构整体非线性稳定性(考虑了几何非线性、材料非线性及单根构件极限承载力的影响)。分析得到背景工程主拱施工全过程结构非线性稳定安全系数,并对其施工全过程的整体稳定进行评价,确定了整体稳定性的最不利控制性工况。(6)研究了主拱的构造宽度和高度对车桥耦合振动响应的影响,综合比较确定了背景工程经济合理的主拱截面构造尺寸。在此基础上,采用将残余徐变和温度变形作为初始桥面不平顺叠加到轨道不平顺中的方法,对温度及残余徐变变形对其高速列车走行性的影响进行了研究。