将高强材料与传统管截面桁架结构结合而成的高强钢管混凝土桁架（指在高强钢管中填充高性能混凝土的组合结构,简称为ChFShT桁架）具有抗弯刚度大、自重轻、装配化程度高等优点,用于桥梁结构,如高强钢管混凝土组合桁架梁桥（指上部结构由ChFShT桁架和混凝土桥面板组合而成的桥梁,简称ChFShT组合桁梁桥）,可以满足桥梁建设大跨化、轻型化、工厂化、机械化的需求,特别适用于对施工环境高度敏感、条件限制多且施工进度要求严苛的涉路涉铁跨线桥梁工程。但是,关于ChFShT组合桁梁桥结构受力性能研究尚未系统深入,其合理构造细节也不完全明确,不利于该结构型式桥梁的应用推广。为此,以大跨简支跨线桥为研究对象,进行结构试设计研究,分析ChFShT组合桁梁桥结构受力性能、合理构造和施工方法,为促进大跨简支桥梁或超大跨连续桥梁结构设计和施工奠定基础。本文开展的主要工作及成果如下:（1）在方案比选的基础上,确定了单孔50m的简支ChFShT组合桁梁桥方案,据此分别设计了采用现浇桥面板和预制桥面板两种方案的结构尺寸、构造细节和施工方法,并编制了主要构件及其连接的施工图;与相似结构对比,本文开发的桥型上部结构每平方米材料费用可以减少21%。（2）利用全桥杆系有限元模型分析结果,对设计桥型的承载能力极限状态和正常使用极限状态进行了设计验算,并对结构构造参数合理性进行了分析。分析结果表明,两种桥面方案的桥梁正常使用极限状态验算和承载能力极限状态计算均能满足要求,桥梁结构受力合理;对于50m跨简支ChFShT组合桁梁桥,采用节间数量为9、主桁截面高度为4.0m、主桁间距为12.0m、下弦杆不设置预应力钢筋的结构布置形式时,结构受力最优。（3）建立了考虑节点非线性的多尺度有限元模型,对相贯节点局部应力和桥梁整体极限抗弯承载力进行精细化分析。多尺度模型分析结果表明,弦杆与腹杆的夹角、高跨比、高宽比以及腹杆与弦杆外径比等参数对桥梁极限抗弯承载力具有显著影响,建议弦杆与腹杆夹角取值范围为53°～65°、高跨比为1/12～1/13、腹杆与弦杆的外径比为0.47～0.55,而高宽比对结果影响不大,只需根据桥梁设计宽度进行合理选择;当结构设计采用杆系模型计算结果对节点承载力进行验算时,除了要考虑腹杆接头弯矩外,受拉接头安全系数应大于1.51,受压接头安全系数应大于1.23。（4）在总结近年倾覆桥梁事故以及国内外抗倾覆计算规范的基础上,提出了类似于本文桥型的轻型宽桥抗倾覆验算的汽车加载模式与验算方法,建议抗倾覆稳定性系数应不小于2.5。抗倾覆稳定性分析结果表明,支座间距与桥梁宽度的比值、桥梁宽跨比以及端横梁的自重是影响桥梁整体倾覆稳定性的主要因素;对于本文设计的桥型,密排1.5倍55t重车是四种汽车加载工况的控制模式,本桥在最不利汽车超载作用下仍具有足够的抗倾覆稳定性。