近年来,我国在桥梁的结构设计与建造上发展迅速,涌现出了众多结构复杂、形式新颖的大跨度桥梁,尼尔森体系钢管混凝土系杆拱桥就是其中之一。尼尔森体系钢管混凝土系杆拱桥施工工艺多样、过程复杂,要满足其设计标准,使施工状态最大限度地接近理想状态,拓展该桥型的施工过程监控与合理施工状态关键技术研究显得至关重要。本文以湖南省怀化市薛家垄下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程实例,对尼尔森体系钢管混凝土系杆拱桥进行施工过程模拟计算、稳定性分析以及吊杆的索力优化分析研究。所做主要工作和结论如下:1.根据薛家垄大桥的结构形式和现场施工工艺,建立有限元分析计算模型,对桥梁施工过程进行仿真分析,分析桥梁结构的受力性能,为现场桥梁监控提供桥梁在各个施工工况下的应力与位移发展变化的理论依据。2.建立有限元分析计算模型,从结构的内力、变形、应力、动力性能及稳定性入手,对尼尔森体系系杆拱桥与竖直吊杆体系拱桥的进行对比分析,总结出尼尔森体系系杆拱桥的结构特点与利弊性,为尼尔森体系拱桥的实际应用提供理论依据。3.建立空间有限元计算分析模型,考虑吊杆张拉时的空间相互影响,以内力、位移、应力以及稳定性的为控制目标,确定吊杆的合理张拉顺序,采用刚性吊杆法计算该桥成桥状态下吊杆目标索力,采用影响矩阵法计算施工阶段吊杆初始张拉力,优化桥梁的施工、成桥状态,为桥梁的施工提出指导。4.建立空间有限元分析计算模型,研究尼尔森体系拱桥在成桥期间和各施工阶段的空间稳定性,分析桥梁结构在各种荷载状态下的整体稳定性,明确桥梁的合理施工状态。本文计算与实测结果已在该桥实际施工控制中得以应用,均满足设计要求,达到预期研究目标。