半开式桁架桥具备主梁高度低和顶部敞开的结构特性,这些特性使得这种桥梁同时具备了占用空间体积小、桥面标高低和对过往交通工具不设限高的优点。由于其顶部没有任何联系构件,半开式桁架桥的上弦杆侧向刚度较低,易发生横桥向的平面外失稳。既有研究和设计规范尚存不足,本文结合理论计算与有限元数值分析,针对上弦杆弹性屈曲理论、影响上弦杆稳定性的因素、整桥抗扭刚度和非线性稳定分析这四个方面进行研究,主要研究工作和结论为:(1)针对半开式桁架桥上弦杆的平面外弹性屈曲理论开展研究。首先对已有关于上弦杆屈曲的研究与规范进行对比分析,使用简化轴力的模型计算误差较大。采用能量法,基于更接近真实状态的阶梯形轴力假定进行了上弦杆弹性屈曲临界力计算方法的推导,计算理论需要考虑斜腹杆的支撑作用和横梁高度对支撑刚度的影响。本文计算理论忽略了整桥弯扭变形对上弦杆稳定性的影响,若桥梁先天不具备较高水平的横向抗弯或抗扭刚度,则本文理论也无法保证精度。(2)以有限元数值分析,研究了影响半开式桁架桥稳定性的相关因素。影响稳定性的尺寸参数是桥梁宽跨比,原因是改变宽跨比带来的横向抗弯和抗扭刚度变化。底部风撑能有效提高半开式桁架桥的稳定性能和横向刚度。在桥梁受不对称分布的荷载时,横向刚度和抗扭刚度的水平还会影响上弦杆的内力分布状况,刚度越低则左右弦杆内力分布越不平衡。(3)本文将半开式桁架桥主梁等效为开口槽型薄壁构件,以进行主梁截面抗扭惯性矩计算。半开式桁架桥具备尺寸小的特性,弦杆通过抗弯抵抗空间翘曲的作用明显,本文研究了这一增益效应的考虑方式,计算了不同宽度和跨径下的半开式桁架桥主梁抗扭惯性矩,并提出了加强抗扭刚度的措施。(4)采用有限元方法,进行了半开式桁架桥的材料与几何非线性分析,附加初始缺陷对上弦杆承载力影响很大,“1半波横向弯曲”的形式为上弦杆最不利缺陷形式。不对称分布荷载对上弦杆的非线性稳定性能影响极大,此时一侧弦杆先于另一侧失稳且承载力与弹性结果不在一个数量级。对大跨径的半开式桁架桥而言,其抗扭刚度先天较低,加强抗扭刚度对其稳定性影响较大。本文研究内容可以用于半开式桁架桥的结构设计工作,也可作为桁架结构损伤评价与可靠度研究的参考。相关不足则有待进一步研究。