随着制造工艺的提升,我国大跨径斜拉桥的建设得以飞速发展。跨径能力日益剧增的同时,其结构非线性性能愈发明显。对于大跨径斜拉桥的计算分析来说,作为材料非线性的混凝土徐变、整体结构的几何非线性以及索力优化是分析中无法避免的问题,对斜拉桥在施工和成桥运营阶段的变形、结构受力产生不可忽视的影响。本文就自重作用下斜拉桥的分阶段施工仿真建模成桥的受力分析和索力优化分析分别展开研究。本文主要内容如下:(1)阐述了大跨径斜拉桥的几何非线性分析的有限元理论,以及通过拉格朗日列式法和共旋坐标法进行有限元推导的计算步骤,重点介绍了共旋坐标法能够准确计算单元刚体位移和纯变形的优势,并在后续分析中得以应用;详细阐述斜拉桥的几何非线性影响因素以及各种几何非线性问题所采用的方法。(2)建立大跨度斜拉桥荆岳长江公路大桥的三维ANSYS有限元模型,考虑了计算龄期1000d分阶段施工成桥状态下仅承受自重荷载的徐变效应分析,从各时程应力、挠度等方面总结斜拉桥的徐变效应。结果表明:随龄期增长,斜拉桥主梁和主塔应力最大值主要分布在钢混结合处以及主塔下横梁处,早期速率较大,随后平缓,徐变主要发展于500d内;仅考虑徐变作用下拉索的索力波动最大可达2%。(3)针对大跨径斜拉桥成桥状态几何非线性的问题,基于共旋坐标法的结构计算理论,应用ANSYS提供的用户可编程特性进行单元二次开发,通过用户开发的几何非线性梁杆单元建立斜拉桥平面模型进行几何非线性分析,结果表明:综合考虑三种几何非线性影响因素对结构影响最大,拉索垂度效应次之,梁柱效应和大变形影响最小。(4)大跨径斜拉桥计算分析中索力优化问题是不容忽视的,基于指定结构状态的索力优化方法的思想指导,采用以设计索力为优化目标的索力差值迭代原理,通过ANSYS APDL进行二次开发;采用影响矩阵法和遗传智能算法结合进行最优索力搜寻,最终得到的索力与目标索力的误差保持在5%以内。