自锚式悬索桥作为一种特殊的桥型,以其结构造型美观、经济性能较好、对地形和地质状况适应性强等优点,越来越受到工程界的青睐,成为城市里100-400m跨径范围内极具竞争力的桥梁方案。本文依托长沙三汊矶自锚式悬索桥工程,对自锚式悬索桥的主缆系统计算理论、主缆锚固方式和锚固区受力特征进行了研究和试验。主要做了以下工作:(1)介绍了自锚式悬索桥的发展历史和国内外的应用现状,总结了自锚式悬索桥的基本构造特点和受力特征,指出了自锚式悬索桥存在问题和发展趋势;(2)对悬索桥主缆线形计算理论进行了系统研究,提出并推导了主缆混合线形的计算理论和相应的实用公式,编制了各种计算理论的计算程序。通过算例验证了混合线形理论公式的实用性和正确性,并且与其它计算理论的结果比较,证明公式有足够的精度,可用做初步设计中主缆线形的计算,能够满足工程的需要;(3)对自锚式悬索桥主缆系统计算理论进行了系统研究,包括成桥线形和内力计算、空缆线形和内力计算、鞍座预偏量计算、索夹安装位置计算和索鞍处主缆无应力长度修正方法。本文运用考虑加劲梁刚度影响的有限元法,基于ANSYS的APDL语言,编制了计算机程序,对主跨328m的三汊矶自锚式悬索桥的主缆系统进行了计算分析。计算结果表明加劲梁刚度对自锚式悬索桥主缆内力计算的影响大致在10%左右,而对主缆无应力索长的计算影响较小;(4)提出了自锚式悬索桥主缆锚固系统设计的基本原则,系统总结了自锚式悬索桥采用混凝土加劲梁、钢混组合加劲梁和钢加劲梁时的主缆锚固系统,归纳得出主缆锚固可采取直接锚固、混凝土结构中散开锚固、钢结构中散开锚固和环绕式锚固等不同方式。同时,本文对各种锚固方式的优缺点和适用范围进行了合理评价,并讨论了主缆竖向分力的几种处理方法。这对今后同类桥型的设计和施工有重要的指导作用。(5)对三汊矶自锚式悬索桥锚固结构进行了1:3.2大比例模型试验。通过与空间有限元分析结果比较分析,表明锚固结构有较强的超载能力,验证了锚固结构的安全性和可靠性。另外,针对设计存在的问题,通过计算和试验提出了合理的建议,为大桥的设计提供直接的指导;