温度是桥梁的一种重要荷载形式,对桥梁结构的力学性能产生显著影响,也是桥梁导致病害和性能退化的重要因素之一,甚至引发结构失效和垮塌等重大安全事故。研究桥梁结构温度效应,评估温度对桥梁力学性能的影响,能够为桥梁病害控制、运营管理和维护提供重要的技术支撑。大跨度桥梁的温度场及其作用下的结构响应具有复杂的时间与空间特性,使得温度效应难以准确分析和评估。本文以某大跨度钢箱梁悬索桥为研究对象,开展桥梁温度效应的空间特性研究。主要研究内容如下:(1)以某大跨度钢箱梁悬索桥为研究对象,建立钢箱梁悬索桥各构件的二维有限元热分析模型,基于外部气象条件建立时变的桥梁热分析条件,通过编程实现了MATLAB热边界条件计算与ANSYS有限元热分析之间的数据交互与控制。采用瞬态热分析方法计算悬索桥各构件在服役环境下的时变温度场,并将温度场数值分析结果与实测温度进行对比分析,验证并实现了大跨钢箱梁悬索桥温度场的准确计算。(2)基于材料温变特性和合理设置边界条件,建立大跨度钢箱梁悬索桥的三维有限元结构分析模型,将热分析中计算的温度场施加于有限元结构分析模型,通过有限元时程分析得到桥梁在日温度荷载作用下的结构响应,并将计算值与桥梁SHM系统监测的结构响应实测值进行对比分析,验证并实现服役环境下大跨钢箱梁悬索桥在足尺时变温度荷载作用下结构响应的准确计算。(3)基于有限元分析,对钢箱梁悬索桥各构件的温度效应空间分布特性进行分析。发现钢箱梁和主缆的温度效应是悬索桥温度效应的主要成分,并具有比较明显的空间分布特点。同时,通过对比温度和设计车荷载作用下各主要受力构件的力学响应,评估温度效应对悬索桥力学性能的影响。结果表明温度对桥梁的结构响应影响十分显著,局部构件的温度响应甚至大于设计车荷载作用的响应。(4)基于有限元数值分析,对悬索桥钢箱梁和缆索构件构造不同空间尺度和程度的损伤来模拟其性能退化。将足尺时变温度荷载施加于不同损伤情况下的有限元模型,分析桥梁性能退化过程中温度响应的变化情况,并与相同状态模型下的设计车荷载响应进行对比分析。结果表明,在钢箱梁构件和主缆构件整体性能退化过程中,悬索桥的部分温度响应比车荷载响应增加更为显著;局部构件的损伤对桥梁整体温度响应和车载响应的影响很小,仅对该损伤构件的响应影响明显。