高速铁路桥梁受线路走向及高技术标准限制,经常小角度斜跨既有高等级公路、铁路,有时受桥下净空和桥面高程控制因素影响,梁体的高度受到限制,同时对桥梁的景观效果要求高。拱塔斜拉桥具有突出的景观优势,且能适应线路小角度斜跨既有交通管线的需求,同时主梁依靠斜拉索支承,建筑高度相对较低,刚好能适应这种高速铁路跨线桥的需求,高速铁路拱塔斜拉桥应运而生。目前,拱塔斜拉桥多为公路桥梁,且相关研究不多,尚无高速铁路拱塔斜拉桥的相关应用及研究。本文依托广汕铁路跨深汕西高速主桥,对高速铁路拱塔斜拉桥合理拱轴线确定方法和部分结构参数对结构内力和变形的影响规律进行研究,主要研究内容和成果如下:(1)结合拱塔的结构和受力特点,根据合理拱轴线下拱塔弯矩为零的条件,推导了自重和斜拉索索力共同作用下拱塔合理拱轴线满足的微分方程;考虑斜拉桥成桥张拉索力对拱塔合理拱轴线形的影响,提出一种融合索力优化的拱塔合理拱轴线求解方法,并详细叙述了求解步骤和流程。(2)基于Midas Civil软件和初步设计参数,建立全桥有限元空间仿真分析模型;应用融合索力优化的拱塔合理拱轴线求解方法,分别求得了恒载、恒载+单线列车活载和恒载+双线列车活载等三种荷载工况下的拱塔合理拱轴线:轴线A、B、C;拱塔分别采用轴线A、B、C时,与拱塔采用初步设计拱轴线(轴线O)相比,相应荷载工况下拱塔的面内最大正负弯矩均大幅下降,降低幅度均大于95%;同时验证了初始拱轴线形对相同荷载工况下拱塔合理拱轴线的求解结果几乎无影响。(3)拱塔采用轴线O、A、B、C时,对比分析了拱塔拱轴线形对拱塔斜拉桥结构内力、应力和变形的影响,综合确定轴线B更接近运营荷载下的荷载压力线;考虑拱塔线形美观、设计拱轴线相对简单的原则,应用基于线性最小二乘模型的曲线拟合方法,对轴线B进行拟合得到了广汕铁路跨深汕西高速主桥的设计拱轴线。(4)借助全桥有限元模型,基于控制变量的原则,分析了主梁竖向抗弯刚度、拱塔面外抗弯刚度和斜拉索轴向刚度等结构参数对结构内力和变形的影响规律。