近年来,自锚式悬索桥以其优美的线型、新颖的外观以及选址灵活等特点而越来越受到青睐,一大批大跨度自锚式悬索桥也就应运而生。为了确保自锚式悬索桥施工和成桥运营期间的安全,使得自锚式悬索桥结构的设计更加经济合理,本文以河南桐柏独塔自锚式悬索桥为工程背景,开展了独塔自锚式悬索桥静力性能方面的研究。本文的研究工作和取得的主要成果有:(1)几何非线性理论。悬索桥具有很强的几何非线性特征,主要体现在初始内力的影响、结构的大变形、缆索自重垂度等方面。文中从平面杆单元的单元刚度矩阵入手,引入稳定函数来修正刚度矩阵元素以考虑梁一柱效应的影响,同时,从索的平衡方程入手,获得了内力改变和位移增量之间的关系,进而得到空间索单元的刚度矩阵和节点力计算方法。(2)自锚式悬索桥成桥线形分析。根据自锚式悬索桥的施工特点,将加劲梁简化为刚性支承连续梁,考虑主缆和加劲梁共同作用对成桥线形的影响;基于有限元模型,利用加劲梁、吊杆自重作用下产生的内力平衡条件来计算主缆的坐标和张力为初始条件迭代计算,直至精确确定主缆成桥线形。(3)自锚式悬索桥施工过程分析。悬索桥与一般中小跨经桥梁的区别就是悬索桥的自重和大部分施工荷载主要由主缆来承担。特别是成桥后在恒载作用下主缆和吊杆的张力、桥形应与设计目标一致。悬索桥的主缆是变形性很大的承重构件,施工过程中主缆和加劲梁的几何形状变化非常大,所以本文采用逆施工阶段分析(倒拆分析)建立施工过程有限元模型。由于自锚式悬索桥先梁后索的特殊施工顺序,吊索张拉顺序及二期恒载加载时机都尤为重要,本文并讨论了不同的二期恒载加载时机和吊索张拉顺序对自锚式悬索桥的影响。(4)结构参数对自锚式悬索桥静力特性的影响。本文基于有限元模型分别对主缆矢跨比、主缆刚度、加劲梁刚度、主塔刚度等结构参数变化对主缆跨中挠度、加劲梁跨中弯矩、主缆水平拉力等静力力学性能的影响。