本文以空间梁拱组合桥的索力为主线贯穿全文,全寿命周期各阶段受力分析或安全控制为大背景。依托工程为弯梁斜拱加之空间索面的梁拱组合桥梁,对结构设计阶段的合理成桥索力及其影响因素做了详细分析;并对结构稳定性、在建期施工控制、运营期调索控制、健康监测的全寿命周期内各阶段安全性能做了深入研究,为今后再建类似工程提供了重要的理论依据和工程经验。本文主要研究内容:1、针对弯梁斜拱桥,运用多种方法计算成桥索力,对比分析表明,拱肋弯曲能量法确定的索力值更均衡,拱肋和主梁受力比较合理,经济性更高;并提出基于影响矩阵的多因素综合调索法,其原理是在影响矩阵理论基础上以成桥索力差值最小化为主要目标函数,辅以拱肋横向位移、支反力大小、伸长量作为控制性函数,得出施调索数量与施调索力值,确定调索顺序;最后分析了索力损伤效应、温度效应、弯扭耦合效应与偏载效应,对成桥索力的影响。2、计入几何、材料及双重非线性,分析了弯梁斜拱桥的稳定性能,分别计算分析了拱肋刚度、主梁刚度、吊索面积和边界条件各设计参数对结构稳定性的影响。研究结果表明:拱肋横向抗弯刚度是结构安全的关键因素,存在一个经济点使得稳定系数接近极值,而主梁刚度和边界条件对结构稳定性的影响很小;并重点分析了调索施工过程中支反力与主梁内力,保证结构的稳定性与耐久性。3、从在建阶段和运营阶段两方面介绍了空间梁拱组合桥安全控制技术,从结构受力出发进行调索方案比选,使得整个桥梁结构在调索施工中处于一个循序渐进的受力状态。通过弯梁斜拱桥运营期调索,验证了“基于影响矩阵的多因素综合法”的有效性,最终效果比较理想;最后比较了不同阶段调索安全控制的异同点,并分析了索力调整敏感性,总结调索控制中索力的变化规律。4、推导了随机子空间优化算法,提高参数识别效率;提出平均正则化稳定图。基于随机子空间原理,MAC准则优选数据,缩减了Hankel矩阵的“过去”输出数据,避开求解投影矩阵,利用可观测矩阵构造子块矩阵完成模态参数识别,并通过工程算例分析及对比验证了其实用性和有效性;稳定图中包含了平均正则化功率谱,相互校核,确保识别结构的可靠性;以多个工程算例验证了该优化算法的实用性和有效性。5、提出荷载耦合响应的变量分离技术:根据各荷载形式的特点,把连续采集的数据分成足够小的时间段,成功地把车辆荷载效应,其次建立数学模型把温度荷载效应与时效分量从总应变中分离出来;详细介绍了弯梁斜拱桥健康监测系统,建立了基于动应变波形对比的评估方法与长期监测的因果分析评估模型,并以桁架拱桥和弯梁斜拱桥为实例验证了两种方法的可行性。