跨越能力大、外形美观且极具现代感的混凝土斜拉桥在我国大跨桥梁建设中得到广泛应用。在环境和荷载等因素作用下,混凝土斜拉桥在运营过程中各构件的变形、内力和应力状态、斜拉索索力等逐渐发生变化,与成桥初始状态出现较大差异,忽略时变效应的影响可能会对结构运营期的安全评定和长期性能预测带来较大误差。目前,混凝土斜拉桥时变效应方面的研究成果与实际工程应用存在一定差距,尚有不少问题值得深入研究和完善。本文以江西某混凝土斜拉桥为背景,基于运营阶段的大量实测数据,围绕混凝土斜拉桥有限元模型修正和运营期时变效应的相关问题开展了一系列研究,主要工作与成果如下:(1)对混凝土斜拉桥进行时变效应研究、健康监测或安全评估都需要一个能反应结构真实性态的基准有限元模型作为基础,基准有限元模型需要通过模型修正才能得到。针对大跨混凝土斜拉桥结构有限元模型修正,为了充分利用静动力试验数据,取得较好的修正效果,提出了一种基于多目标优化算法的大跨度桥梁有限元模型修正方法。利用静力位移和动力模态频率等结构实测静动力响应构造修正目标函数,在灵敏度分析的基础上选择待修正参数,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对背景斜拉桥有限元模型进行了多目标优化修正,得到了模型修正多目标优化问题的Pareto最优解集,并利用静动力实测数据对修正后的有限元模型进行了验证。结果表明:基于多目标优化算法的混凝土斜拉桥静动力有限元模型修正能够取得较满意的效果,为桥梁结构有限元模型修正提供了新思路。(2)提出了一种基于杆梁组合单元的预应力混凝土结构精细化分析方法。采用杆单元模拟在混凝土内部的预应力筋,采用梁单元模拟混凝土,基于平截面假定和位移协调原理,建立两种单元的自由度变换矩阵,进而导出包含预应力筋和混凝土贡献的组合单元刚度矩阵,使钢筋杆单元矩阵和混凝土梁单元矩阵有机地结合在一起,形成一种新的组合单元,为实现对预应力混凝土结构的预应力筋预加力、应力松弛和混凝土收缩徐变的精确模拟提供了一种行之有效的方法。为了模拟预应力筋应力松弛的时变过程,基于预应力筋的固有松弛,提出了等效蠕变的应力松弛模拟方法,推导了基于其固有松弛函数的预应力筋应力松弛的等效蠕变系数的递推算法。(3)基于杆梁组合单元、预应力筋应力松弛的等效蠕变模型和混凝土构件的积分型收缩徐变规律,建立了一种能考虑混凝土收缩徐变和预应力筋松弛的预应力混凝土结构时变效应分析的时间积分法,推导了相应的有限元列式,编制了计算程序,并以某三跨等截面预应力混凝土连续箱梁桥为例对提出的方法进行了验证。在此基础上,采用本文提出的考虑混凝土收缩徐变和预应力筋松弛的基于杆梁组合单元的有限元法对依托工程进行了数值仿真计算,并结合该桥运营期的多年实测数据,研究了该桥主梁挠度、斜拉索索力、索塔塔顶位移和辅助墩墩顶反力等关键指标在成桥运营阶段随时间的变化规律,验证了本文提出的混凝土斜拉桥时变效应分析方法的有效性和精确性。(4)温度作用对混凝土斜拉桥运营期的安全性和长期性能具有重要影响,目前混凝土桥梁温度场的研究主要集中于箱梁和T梁截面,针对斜拉桥π型梁的温度场的研究相对较少。基于大量的混凝土π型梁温度场实测数据,结合温度场的数值计算,通过对实测数据的回归分析,拟合得到π型梁截面的实际竖向温度梯度模式。在此基础上,分析了整体升降温、温度梯度、索梁温差等温度作用对斜拉桥主梁位移、应力和斜拉索索力的影响,揭示了温度作用对混凝土斜拉桥性能参数的影响。(5)辅助墩拉压支座是确保辅助墩在斜拉桥运营过程中发挥支撑与约束作用的关键连接构件,对斜拉桥运营期的静动力性能有着不可忽视的影响。以某混凝土斜拉桥拉压支座为研究对象,先通过经模型修正后的全桥整体分析有限元模型计算得到运营阶段温度作用、收缩徐变、基础变位、汽车荷载等及其组合对辅助墩拉压力支座受力的影响规律;在此基础上,运用ANSYS建立了辅助墩、拉压支座和主梁的“梁-实体-接触”混合单元局部有限元模型,结合运营阶段的实际情况,通过模拟支座的实际接触工作状态,基于弹塑性理论分析拉压支座的各个组成部分的局部应力,根据计算结果分析拉压支座失效的真正原因,揭示其失效机理。同时,为了使拉压支座的工作状态能得到有效的实时监测,提出了一种简便易行且具有良好效果的监测与预警方法。最后,根据上述研究成果给出了解决斜拉桥拉压支座失效问题的各种应对措施。