混凝土自锚式悬索桥主缆锚固于主梁的结构特点及“先梁后缆”的施工方法,使得主梁的受力状况较为复杂。对于宽度较大的边主梁形式主梁,其受力表现出较明显的空间效应。为了研究混凝土自锚式悬索桥在施工过程、成桥状态及运营期间主梁纵向应力、横向应力的变化情况及分布规律,本文结合实际工程,利用有限元分析软件对主梁进行空间受力分析。从对主梁纵向及横向受力的角度,本文的研究过程及成果主要有以下三个部分:首先是施工过程中主梁的纵向应力分析,采用剪力柔性梁格法,通过Midas/Civil建立空间有限元梁格模型,对纵向应力变化及分布规律进行分析。结果表明,在施工过程中主梁上下缘的纵向应力会出现较大变化,体系转换过程中主梁的应力变化幅度大于最终成桥状态的应力值。在体系转换过程中主梁的上下缘应力变化规律取决于主梁在恒载及吊索力作用下的位移变化情况,主梁上缘最小应力出现在主动张拉吊索的最后一轮。实测值与理论值计算表明,在施工过程中,纵向应力沿横截面的分布出现明显的不均匀性,预应力钢束的布置位置及主梁的结构决定纵向应力沿主梁横向的分布规律。其次是运营期纵向应力的变化分析,通过有限元模型,计算分析运营期混凝土收缩徐变效应对主梁纵向应力影响;并通过分别对各作用产生应力的变化情况的分析,研究混凝土收缩徐变效应作用过程中主梁内应力的变化机理。结果表明,混凝土收缩徐变效应会导致加劲梁中跨跨中区域持续下挠并出现拉应力,收缩徐变效应导致的预应力损失、缆索体系内力减小是导致主梁中跨跨中下缘压应力减小的主要原因。考虑运营期混凝土收缩徐变效应的主梁合理成桥受力状态为:主梁跨中区域下缘、主塔处上缘压应力较大,主梁跨中区域上缘、主塔处下缘压应力相对较小。适当提高主梁跨中区域下缘、主塔处上缘压应力水平,能够有效改善运营期主梁的受力;在施工过程中,通过小幅度增加成桥索力就能够使成桥状态的主梁受力满足要求。最后是主梁横向受力研究,建立主梁实体有限元模型,对预应力张拉工况、成桥状态、车辆加载工况下主梁上下缘横向应力的变化及分布规律进行分析。结果表明,在荷载作用下,主梁会出现明显的横向弯曲变形,布置过多的横向预应力钢束,主梁在完成吊索张拉后,横向弯曲变形加剧,主梁会出现横向拉应力,不利于主梁的结构安全。车辆荷载作用下,主梁横向应力的变化范围在两个主梁之间的顶板区域,箱室部分主梁横向应力的变化较小。