国内悬索桥的跨度越来越大,主索鞍的尺寸和重量也大幅度地增加。鉴于主索鞍在使用期间内无法替换的局限性和对安全性的高要求,既往主索鞍设计得异常保守,这就与结构设计的经济性产生矛盾。因而探明主索鞍的极限承载能力,研究结构的传力路径,优化结构设计尺寸,具有重要的经济效益和工程设计参考价值。论文主要围绕上述问题,以龙潭大桥主索鞍为工程背景,采用数值模拟分析的方法进行了系统的分析研究,主要内容、方法和成果如下:(1)通过对既有大跨度悬索桥主索鞍的结构设计尺寸进行统计分析,归纳出具有一定规律性的主索鞍结构尺寸参数,并基于Autodesk Inventor软件建立参数化几何模型,可为索鞍结构设计人员在索鞍设计参数制定时提供参考;(2)针对龙潭大桥主索鞍,基于ABAQUS平台进行有限元数值模拟,系统研究了主索鞍的力学性能,揭示了其传力路径、破坏模式和极限承载力,验证了龙潭大桥主索鞍的安全性和可靠性;(3)基于Autodesk Inventor软件建立参数化几何模型,将几何模型导入ABAQUS平台建立有限元模型,系统地分析了主索鞍设计参数对承载力的影响,探明了材料类型和几何参数对结构承载力的影响规律。基于设计参数对承载力的影响规律,对龙潭大桥主索鞍初步设计尺寸进行了结构尺寸优化;(4)基于理想弹塑性分析中索鞍传力模式和各部件塑性发展的破坏本质,提出了以安全系数为目标进行结构优化的方法,并对龙潭大桥主索鞍初步设计尺寸进行了结构尺寸优化;(5)采用多线性弹塑性材料本构模型,进一步探究结构优化后的龙潭大桥主索鞍的承载力,并初步讨论了考虑索鞍钢材屈后强度时,结构的承载力评判标准——侧向变形标准、竖向变形标准和以主缆承载能力为依据的评判标准,可为设计人员在进行计算分析时提供参考;(6)基于概率理论和有限元数值模拟技术,在ABAQUS平台上编制PYTHON材料随机模拟程序,建立了考虑铸钢材料不均匀性的随机有限元模型,分析了铸钢材料不均匀性对索鞍极限承载力的影响规律。结果表明:在静力荷载作用下,铸钢材料不均匀性对索鞍极限承载力的影响可以忽略不计。