系杆拱桥从迅速发展以来,大量早期修建的系杆拱桥出现吊杆防护套破损、锚具和钢束锈蚀等病害。而吊杆作为系杆拱桥的重要传力构件,长期服役之后发生的各种各样的病害,会极大地影响到系杆拱桥的使用性能。因此吊杆更换成为避免系杆拱桥长期服役后发生事故的必要措施。系杆拱桥内部为高次超静定结构,吊杆更换过程结构受力复杂,因此需要对吊杆更换过程进行研究,实现吊杆更换完成后系杆拱达到成桥目标状态。本文主要基于吊杆更换工程实例,对系杆拱桥原吊杆分别更换为柔性吊杆与刚性吊杆设计方案加以研究,对实现吊杆更换期望目标状态以及对实现目标状态的更换过程中的结构性能进行分析研究。主要研究内容和成果如下:1.通过建立有限元模型,对将原桥刚性吊杆更换为柔性吊杆和刚性吊杆两种不同吊杆形式的系杆拱桥在活载作用下的受力进行分析,分析结果表明两种吊杆形式对系杆拱桥的影响差异不大,结合柔性吊杆与刚性吊杆更换施工不同特点,确定将原刚性吊杆更换为柔性吊杆。2.对实现以原成桥状态桥面线形为吊杆更换后的目标状态进行研究,利用Kriging模型结合系杆拱有限元模型完成更换后目标状态的实现,研究结果表明基于Kriging模型分析结果进行吊杆更换施工,更换完成后系杆拱可以达到原成桥状态桥面线形的目标状态。3.结合工程实例进行吊杆更换顺序的确定,基于实现吊杆更换后目标成桥状态的研究结果以及确定的吊杆更换顺序,确定出每根吊杆的施工张拉力。结合吊杆更换顺序与吊杆施工张拉力研究结果,完成对吊杆更换过程结构性能研究。在更换过程结构变形方面,分析每对吊杆更换完成后桥面线形变化,结果表明按照上述吊杆更换顺序和施工张拉力研究结果进行施工,吊杆更换过程中每次吊杆更换完成时桥面线形保持原成桥状态桥面线形。在更换过程结构受力方面,在进行旧吊杆拆除与新吊杆安装施工时,两次体系转换过程主要影响被更换吊杆附近吊杆的索力。另外通过对临时吊杆的分级张拉与卸载,可以保障旧吊杆拆除和新吊杆安装过程的安全性。4.对系杆拱桥吊杆更换施工监控方法进行研究,以背景工程为例进行监控方法研究,并进行了监测结果分析,分析结果表明,本文的理论分析是正确的,更换效果达到了预期的目标。