随着桥梁结构分析理论与建造工艺的进步,异形斜拉桥凭其美观的造型,充分体现时代的张力与城市的朝气,成为城市桥梁选型中极具竞争力的桥型。北京长安街西延永定河异形斜拉桥的索塔,是中国首个融合“斜、拱、扭”造型的钢塔结构,造型复杂,施工和仿真分析难度大。该桥塔对成桥、施工状态下内力、变形的影响与传统斜拉桥截然不同。本文基于永定河异形斜拉桥施工监控项目,探究了异形钢箱结构仿真模拟的相关问题,基于此建立全桥模型,就异形桥塔下的成桥、施工合理状态进行深入研究。主要工作及成果如下:(1).基于Matlab平台实现了异形索塔节点、单元的自动生成,提出一种BIM几何模型快速、准确转为有限元分析模型的思路;在此基础上,分别采用Ansys、MidasCivil建立板壳单元、梁单元桥塔模型,验证了梁单元在静力方面模拟复杂钢箱桥塔上的可靠性;最后采用Midas Civil建立全桥空间有限元模型并进行计算分析。(2).针对成桥合理状态问题,基于影响矩阵法和最小弯矩能量法,考虑索力约束条件、索力均匀性约束条件、塔梁位移约束条件,增加扭转、横偏三维约束条件,采用MATLAB求解二次规划问题,得到异形斜拉桥的成桥优化索力。优化索力下的成桥内力、位移等均优于原设计状态,验证了考虑空间效应下成桥合理状态索力求解的可靠性。(3).针对施工合理状态问题,传统正装倒拆法工序复杂,对涉及到多处合龙的桥梁结构计算效率低下,且易发生不闭合,无应力状态法揭示了不闭合现象的本质,可以很好地模拟复杂异形结构的施工过程。本文基于无应力状态法,求解了拉索无应力索长,阐述了节段无应力曲率下理想施工状态与有限元施工模拟的区别并加以对比,试算了斜塔特征下塔梁节段间无应力耦合对结构造成的影响;最后,分析了本桥施工过程中的重难点,考虑无应力索长下张拉端螺母最大前进后退量,对索塔、主梁支架拆除方案进行优化,在少调索的前提下安全、有效的完成拆架工作,体现了无应力状态法在异形斜拉桥施工合理状态求解中的良好适用性。