随着高速铁路建设的不断发展,在大跨斜拉桥主梁上铺设无砟轨道已是必然趋势,但大跨斜拉桥结构复杂,其主梁结构受温度、荷载等环境因素影响产生的变形较大,造成主梁上各CPⅢ点的三维坐标存在多值性问题,使施工期间主梁上无砟轨道的铺设工作以及运营期间主梁上轨道的维修工作无法进行。针对上述问题,本文对大跨斜拉桥主梁上的无砟轨道控制网的测设方法进行了研究,旨在解决其主梁上CPⅢ控制网多值性的问题,主要包括以下研究内容:(1)针对大跨斜拉桥的结构变形特点,研究了其主梁上各CPⅢ点的布设方法以及主梁上各个CPⅢ点三维坐标的静态变形监测实验方法,包括主梁纵向变形和梁体及空气温度自动化监测系统设计方法、主梁上各个CPⅢ点平面和竖向变形监测实验测量方法,并结合实验数据,研究了主梁上各CPⅢ点三维坐标的变化规律;(2)研究了大跨斜拉桥主梁上各CPⅢ点平面坐标的变化量与其所在位置和纵向位移传感器读数之间的关系,制定了主梁上各CPⅢ点实时平面坐标预测模型的建模技术路线,然后据此建立了基于距离定权的各CPⅢ点实时平面坐标预测模型,并对预测模型的精度进行了验证;(3)研究了大跨斜拉桥主梁中跨上各CPⅢ点高程变化量与跨中CPⅢ点对高程变化量之间的线性关系,然后采用主成分回归法提取了影响跨中CPⅢ点对高程变化的主成分,建立了各类传感器读数变化量与主梁跨中CPⅢ点对高程变化量之间的多元线性回归方程,进而得到了主梁中跨上各CPⅢ点实时高程预测模型,最后对该模型的预测精度进行了验证;(4)由于大跨斜拉桥主梁上各个CPⅢ点实时平面坐标和高程预测模型是将一定时间内采集到的CPⅢ点三维坐标静态变形监测数据和各类传感器数据作为基础建立的,导致其适用性存在一定的局限,若要保证预测模型的精度,需要每隔一段时间和在不同季节的环境温度下进行36至48小时的静态变形监测实验。高铁开通运营后只有天窗期可以上线进行测量作业,不具备进行静态变形监测实验的条件。为保证运营期高速铁路大跨斜拉桥主梁上无砟轨道线形复测工作的顺利进行,本文结合国内某大跨斜拉桥工程项目,研究了一种基于全站仪自由设站测量和极坐标法测量的快速获取大跨斜拉桥主梁上各个CPⅢ点实时三维坐标的方法,并对该方法的正确性和可行性进行了探讨。