国内外跨海连岛工程建设对桥梁的跨径提出了更高的要求。在新材料和施工工法等技术发展的同时,设计具备更大跨越能力的桥梁结构体系显得尤为重要。斜拉-悬吊协作体系桥梁是在斜拉桥和悬索桥的基础上发展而来的一种新型缆索承重桥梁。它把这两种桥型结合起来,如能扬长避短,则在大跨度桥梁结构上有很大的竞争力。但由于这种结构形式尚存在一些亟待解决的关键技术问题,目前国内外尚无真正意义上的斜拉-悬吊协作体系桥梁实践。本文以洞庭湖二桥斜拉-悬吊协作体系桥梁方案为工程背景,运用桥梁结构静动力非线性分析系统BNLAS建立了全桥有限元模型,对设计中存在的一些关键问题进行了研究,具体工作和相关结论如下:(1)分析了斜拉-悬吊协作体系桥梁在纵桥向、竖向和扭转向刚度,讨论了增大结构刚度的体系影响因素;对主要受力构件的活载影响线进行了分析,研究了吊索与斜拉索的相互影响;讨论了温度作用下吊索、主缆、主塔和加劲梁的受力特征。对该体系的若干关键参数进行了比较分析,确定了合理的结构布置形式。(2)确定了斜拉-悬吊协作体系桥梁合理成桥状态的设计准则和实现步骤。经过多次优化调整,得到了合理的加劲梁线形、斜拉索张拉力、吊索无应力长度和主缆几何线形,从而确定了较合理的斜拉-悬吊协作体系桥梁成桥内力状态。(3)对斜拉-悬吊协作体系桥梁的施工过程进行了仿真分析,讨论了斜拉-悬吊协作体系桥梁方案的施工可实施性;对洞庭湖二桥的斜拉-悬吊协作体系桥梁方案进行了结构整体计算分析,验算了主要构件的受力、位移等。(4)针对疲劳问题较突出的中跨过渡区斜拉索、吊索和加劲梁,采用不同的疲劳荷载进行了验算,并讨论了大跨度桥梁整体疲劳验算荷载选择的方法和可行性。研究表明,斜拉-悬吊协作体系桥梁的纵向、横向及竖向刚度均大于常规单跨悬索桥;获得了影响斜拉-悬吊协作体系桥梁结构性能的关键参数;确定了结构合理的成桥状态。计算表明施工方法安全可靠、方便可行;主要构件的疲劳应力幅小于控制疲劳应力幅,结构整体疲劳性能满足规范要求。本文所开展的工作和得到的结论,对此种桥梁结构的认识和推广将起到了重要的作用。