随着社会的发展,桥梁结构已不单纯满足交通功能,而且作为一种空间艺术结构物存在于社会之中。对桥梁美学的日益重视,促进了桥梁造型的丰富多彩。在传统拱桥的基础上,一些新颖的异型拱桥又呈现在人们面前。一般来说,异型拱桥相较于常规拱桥,在追求视觉美感的同时,必然要牺牲一些结构受力的合理性。但一味强调受力的合理性,其结果只能是失去桥梁设计的个性和特色。在美学与力学之间找到一个平衡点,才能获得合理的设计。张家口清水河通泰桥是一种拱肋斜跨主梁的异型拱桥。拱肋跨径180m,矢跨比0.3451;主梁跨径190m,平面半径R=600m。结合实际工程,求解近似合理拱轴线,并对该桥进行拱轴线优化及整体结构稳定分析。本文主要内容如下:(1)求解合理拱轴线。本文提出两种合理拱轴线的近似求解方法:一,二阶微分方程数值解法;二,桁架近似数值解法。对于吊杆斜向布置的异型拱桥且吊杆锚固点不在拱轴线上(例如,张家口清水河通泰桥),因此在拱肋局部会产生一个附加弯矩。在桁架近似数值解法的基础上,提出修正的桁架近似数值解法来消除附加弯矩的影响。该方法有一定实用价值。(2)优化拱轴线。结合张家口清水河通泰桥,应用修正的桁架近似数值解法,求解拱肋的近似合理拱轴线。考虑最终成桥状态及运营状态下各荷载组合,通过对拱肋某些点施加有限个集中力来调整拱肋内力分布,对拱肋轴线进行优化,使拱肋受力均匀合理。两侧拱脚最终应力包络最大值相差0.093MPa。该方法较为简单实用。(3)稳定分析。研究大跨度拱桥的稳定理论,包括平面屈曲和侧倾失稳,解析法和近似计算,非保向力效应,以及第一类稳定问题的线弹性和几何非线性有限元分析。采用桥梁专业软件TDV RM2006对张家口清水和通泰桥进行线弹性及几何非线性的稳定分析。该桥拱肋截面尺寸较大,并且由于吊杆力的非保向力效应,整体结构稳定性较好。