公路桥梁承受时间与空间均高度随机的车流荷载作用,发展随机车流与桥梁耦合动力的数值分析方法可以提高桥梁振动响应的评估精度,有着重要意义。当前,大跨径系杆拱桥吊杆破断带来的连锁破坏事故层出不穷,对拱桥吊杆由于车辆荷载作用引起的疲劳效应以及断索后拱桥体系强健性的研究愈发重要。本文依托创业大桥（大跨径系杆拱桥）为研究背景,提出一种基于元胞自动机微观模拟的随机车流与桥耦合振动数值研究方法,并在此基础上开展大跨径系杆拱桥的吊杆疲劳可靠性研究和针对吊杆失效进行体系强健性研究,形成一种断索-车-桥耦合振动的运营环境下吊杆失效计算方法。主要研究内容及成果包含:（1）开展随机车流-桥梁耦合动力数值分析方法及程序开发研究。根据经典车桥耦合理论,分别基于模态叠加的整体求解法和时间步迭代的分离迭代法进行耦合振动方程推导与程序实现。在课题组已开发的随机车流微观模拟程序MSCA基础上,融合车桥耦合理论,提出一种基于MSCA的随机车流与桥梁耦合振动数值分析方法,并进行程序实现与验证,同时研究了随机车流作用下创业大桥的耦合动力特性。结果表明:本文所提出的随机车流与桥梁耦合振动数值分析方法具有很好的精度和效率,可以用于任意给定交通条件下任意桥梁结构耦合动力分析;创业大桥分析表明路面不平度、车速、车重和车流量均对桥梁动力响应产生影响,其中不平度和车重影响最为显著。（2）建立了随机车流与桥梁耦合动力作用下拱桥吊杆的疲劳可靠性评估方法。评估方法包含随机车流作用下吊杆动态应力历程分析、雨流法疲劳循环次数计算、Miner线性累积损伤评估、吊杆抗力的腐蚀退化模型、吊杆疲劳可靠度分析方法等。首先,分析不考虑锈蚀情况下吊杆疲劳寿命及可靠性,并与规范计算结果进行对比,凸显易损性吊杆位置。再则考虑吊杆钢丝锈蚀及车辆振动激励下,吊杆疲劳可靠性随运营使用年限的变化。研究结果表明:在不考虑吊杆锈蚀情况下吊杆群的疲劳寿命均大于20年,其中短吊杆出现疲劳失效的时间较其他吊杆更早;考虑吊杆锈蚀后,服役10年后短吊杆的损伤严重,另有几根吊杆也不满足使用期限的要求,这在桥梁运营中需要引起足够重视。（3）对行车过程中突发吊杆断裂对系杆拱桥结构体系强健性开展了研究。首先,结合桥梁强健性研究现状,建立拱桥吊杆强健性分析方法及吊杆突发断裂模拟方法。其次,通过静动力方法开展吊杆破断敏感性分析。最后,形成一种断索-车-桥耦合动力分析方法,用于考虑车辆荷载作用下的拱桥吊杆失效计算。结果表明:吊杆失效对相邻吊杆引起应力重分布,拱脚处吊杆失效分布最明显;吊杆失效的动力效应不容忽视,失效时刻相邻吊杆应力均突破容许应力;断索-车-桥耦合动力分析中,相邻吊杆应力变化有效呈现出三者的耦合效应,说明应该精确考虑行车状态下吊杆断裂对车桥耦合动力的动态微观影响。本文建立了一套随机车流与桥梁耦合振动数值分析方法,并应用到创业大桥的吊杆疲劳可靠性评估与吊杆断裂下结构拱桥强健性研究当中,为大桥的运营管养提供策略。尽管本文计算均基于依托工程,但相关研究方法可应用于任意桥梁的响应分析,为不同桥梁构件的疲劳和构件失效下的体系强健性计算提供方法基础。