随着桥梁结构的建设与发展,其结构形式在满足功能需求的基础上日趋轻薄化。部分斜拉桥作为新的组合型桥梁结构形式,备受设计者关注。为研究该桥型结构体系与结构性能,本文以收集的多座部分斜拉桥资料为依托,采用理论分析、数值模拟及模型试验验证相结合的方法对部分斜拉桥的构造形式、关键参数范围、极限承载力等进行了系统分析,主要研究内容如下:(1)鉴于部分斜拉桥的常用体系为:半漂浮体系、塔梁固结体系与刚构体系,采用力学方法,推导了三种体系的索梁活载比简化计算公式,并以工程实例为依托对公式进行了验证,简化公式计算结果与有限元计算结果吻合,可为该类桥型设计的方案比选提供依据。(2)为研究混凝土部分斜拉桥主要构造形式的受力特点,在总结现有主要构造形式的基础上,建立有限元模型,分析了不同体系不同构件形式的受力特点。计算表明:主塔刚度影响结构变位,且对半漂浮体系尤为敏感;曲线部分斜拉桥设置上横梁对减小塔顶偏位和塔底弯矩有明显效果,而弯曲半径较大或直线桥中无明显效果。对于变高度主梁梁底曲线,跨径越大,变截面箱梁梁底曲线次数越高,受力性能越优。(3)为确定部分斜拉桥关键参数的合理取值范围,本文以不同体系的桥梁实例建立有限元模型系统分析了各参数取值。结果表明部分斜拉桥半漂浮体系的支座反力、塔顶位移、跨中挠度、斜拉索索力及塔梁固结体系的斜拉索索力受边中跨比值影响较敏感,在选用较小k值时应对边支座处主梁进行压重以防支座脱空,选用较大k值时应防止跨中侧索力超限。建议两塔三跨的k取值范围宜为0.44~0.68,多塔多跨的k值宜为0.45~0.69;主塔高跨比宜为1/10~1/6;对于部分斜拉桥的三段无索区,塔根无索区长与主跨比值宜为0.15~0.20;跨中无索区长与主跨比值宜为0.2~0.35;边跨边支座无索区长与边跨比值宜为0.20~0.35。该部分研究成果可为同类桥梁设计提供参考。(4)为对比三种体系在运营荷载下的极限承载能力,建立三种体系双重非线性有限元模型,对比主梁及斜拉索关键断面的极限承载能力,计算结果表明:尺寸相同的三种体系其破坏荷载λ与破坏截面位置不完全相同,半漂浮体系的破坏荷载最小,且最易破坏位置为斜拉索或塔底截面;而塔梁固结体系与刚构体系破坏截面为跨中附近截面。(5)根据相似理论,对某部分斜拉桥进行缩尺模型试验,模拟实桥施工过程和成桥后运营荷载下的不同工况,通过测试数据与理论计算结果进行对比,结果表明:实测数据与理论计算数据吻合,验证了理论计算方法的正确性与室内模型设计的精准性。试验模型反应了该结构施工过程及运营过程安全度较高,且超载工况结果对实桥的运营管理提出了指导意见。