随着国家高铁网建设的推进,斜拉桥因其跨越能力,成为跨越江河山谷的合理选择。随着桥梁的主梁跨径迈入千米级别,双层四线铁路钢桁斜拉桥又以其受力合理、造型轻巧刚度大的优势,更具有竞争力。常规斜拉桥的桥型一般具有对称性,但在实际工程中由于地形等因素导致桥型需不对称设计,因缺乏相关研究,必将限制了铁路斜拉桥的广泛应用。本文将以一座双层四线铁路钢桁架斜拉桥为工程背景进行研究,此桥梁的桥型由于地理、通航等条件限制需不对称设计,从而导致两主塔高度不同,两塔的斜拉索数目也不相同,桥型相比于常规斜拉桥复杂,力学性能存在较大差异,索力优化难度大,本文将利用有限元软件ANSYS从这两大方面进行建模分析研究。主要的研究工作及成果如下:（1）结合国内外钢桁梁斜拉桥的发展状况及应用,回顾了钢桁斜拉桥的静动力分析及索力优化的研究现状。阐明了对大跨径双层四线铁路钢桁斜拉桥力学性能及索力优化研究的意义和必要性。（2）运用有限元软件ANSYS建立了主塔、主梁及索的全桥三维空间有限元模型。在对本桥的静力性能研究分析中得出:①左主塔的轴力大于右主塔的轴力,在距塔顶1/3处的位置两者轴力相差最大,达30000kN。表明非对称四线铁路钢桁斜拉桥主塔的受力与对称四线铁路钢桁斜拉桥塔的受力存在明显差异,主梁跨径较大处的主塔轴力大于主梁跨径较小处的主塔轴力。②主梁上主桁应力在两主塔处产生突变,应力分布无规律性,受力复杂,下主桁应力分布均匀,受力相对简单,但下主桁的应力整体大于上主桁应力。③主梁的整体受力分布具有不对称性,左梁的应力大于右梁的应力,结果表明非对称四线铁路钢桁斜拉桥主梁受力分布也具有不对称性,跨径较大的梁段受力更大。④主梁弯矩整体分布均匀,在主梁辅助墩位置、主塔处产生较大的正弯矩,在中跨跨中位置产生负弯矩。⑤当桥梁在静力分析中,计入几何非线性对结构的影响时,结构的受力分布与线性静力分析相似,但结构的受力增大。（3）在对本桥进行动力性能方面研究时,主要是通过ANSYS对本桥进行了模态计算,通过振型分析得出以下结论:①本梁的一阶扭转变形出现在第十阶,主梁的一阶扭转与一阶挠曲的频率之比数值较大,表明结构虽采用桁架主梁结构,但是主梁的抗扭刚度仍较大,结果证明对于该类型桥梁的抗风稳定性,其能够满足要求;②本桥的桥塔参与振型是第二阶,出现的时间较早,且前20阶振型中,主塔参与的振型有10次,桥塔参与的振型较多,结果证明该类型桥梁的桥塔刚度较小;③从主梁竖弯、横弯独立的振型中分析得出,在静动力作用下,该类型桥梁的主梁在中跨跨中的位置发生的位移最大。（4）基于ANSYS的优化模块对非对称四线铁路钢桁斜拉桥索力进行优化计算。通过不同优化模式的对比分析,得出了以下结论:①零阶优化方法与一阶优化方法都可满足工程上的索力优化计算,一阶优化方法更适合精确的索力优化分析。②利用ANSYS的优化模块进行最优索力计算时,尤其在设计变量数量较多的时候（数量>20）,通过改变设计变量的值及状态变量比改变目标函数的索力优化成果更明显。③通过优化计算求证出最优索力,将它代入有限元模型进行力学计算,通过结构响应的前后对比,得出索力优化计算可改善桥梁整体的力学性能。通过总索力值及索力均方差的对比,得出优化后的用索量相对减少且各索之间的索力分布均匀。