斜拉桥是近代大跨桥梁结构中常用的一种桥型。但由于其超静定次数高,空间效应明显,结构体系受施工进程的影响。如何通过调整斜拉索索力和主梁拼装标高,使结构最终满足设计预定的内力和线形状态,确保结构安全,是一项重要和科技含量很高的工作。国内斜拉桥施工监控技术还处在探索阶段,参数识别、监测技术和控制体系尚待深入研究。本文以蓉湖大桥工程为背景,就混合梁斜拉桥的成桥恒载索力优化、施工监控体系、过程非线性因素影响、结构极限承载力、索塔和主梁结合部的空间应力分析等问题开展研究: 关于索力的优化,是以斜拉桥索塔和梁的最大变位最小为目标,以拉索容许应力为约束条件,采用有限元计算与优化分析相结合的方法来确定斜拉桥的成桥合理恒载索力。通过蓉湖大桥成桥恒载索力的优化结果表明,该方法合理、可行。其次,采用影响矩阵法优化施工调索索力,为“分次张拉、逐步到位”的多次张拉法提供了理论依据。 将灰色系统理论和预测控制理论应用于混合梁斜拉桥,提出了悬臂拼装施工的混合梁斜拉桥施工控制体系。该控制系统是基于混合梁斜拉桥施工过程发展变化的预测控制,用模型参数的不断更新、实际输出对模型的反馈校正以及滚动优化策略,以适应施工过程中系统行为的不断变化、适应环境和噪音的随即干扰,此外,还对模型失配进行即时补偿。工程实践表明,所提出的控制系统具有较强的适应性。 推演了索单元的切线刚度矩阵,建立了斜拉桥施工控制计算的几何非线性模型。在此基础上,分析了几何非线性因素对混合梁斜拉桥施工控制的影响,并指出各非线性因素在斜拉桥不同的阶段其影响程度的差异。 探讨了单塔单索面宽幅斜拉桥的两类稳定问题,根据能量原理,提出了斜拉桥塔柱压杆稳定的简化计算方法,分析了实桥稳定性。 对钢管混凝土索塔空间应力进行了全过程分析和监测。通过应力分析,探索了钢管混凝土索塔各施工阶段的应力变化规律,明确了索塔结构应力集中区域,并总结了钢管混凝土索塔空间结构性能评价的方法;结合蓉湖大桥,对混合梁斜拉桥主梁钢混结合部进行了详细空间应力研究,分析了不同材料、不同部位的应力变化过程,指出了应力集中以及容易出现裂缝的部位。为同类桥梁结构的设计和施工技术水平的提高,以及安全施工和结构改进提供了科学依据。