自锚式悬索桥的主缆锚固于主梁端部,为混凝土主梁提供了免费的预压应力,节约了空间和建造经济成本。虽然结构设计更加合理,但长期暴露在外的缆索依然无法避免锈蚀问题。随着服役时间的增加,锈蚀吊杆承载力不断降低,吊杆断裂后结构剧烈振动并且结构内力重新分布。此时,锈蚀吊杆断裂事故很可能发展为吊杆连续断裂或受压主梁受损,甚至造成桥梁连续坍塌,严重威胁到结构的整体安全性。本文以一座跨径为70m+200m+70m庄河建设大桥为工程背景,通过ABAQUS有限元分析软件,采用非线性静动力分析方法,建立了自锚式悬索桥的弹塑性实体单元有限元模型,并且考虑了结构非线性及几何非线性。考虑到桥梁结构对称性,将模型划分为四个区域(1)1/2边跨;(2)桥塔处;(3)1/4中跨及(4)1/2中跨,对不同区域下未锈蚀及锈蚀吊杆断裂后结构的动态响应进行研究,进而得到锈蚀吊杆断裂对桥梁整体安全性的影响。为了准确模拟锈蚀吊杆的力学特性,首先对不同年限下受拉钢丝的锈蚀深度进行分析,并且根据吊杆内锈蚀分布提出相关假设,最后提出了一个改进的吊杆串并联模型,得到不同锈蚀年限下吊杆的刚度及延性等力学特性。吊杆的断裂过程一般通过减少构件刚度,或者指定断裂后荷载脉冲的持续时间来模拟。不同于传统的作法,ABAQUS提供了构件移除Model Change功能实现结构构件的断裂,且通过调节荷载步的大小模拟断索时间。本文主要研究成果如下:(1)自锚式悬索桥吊杆断裂后相邻吊杆应力及断裂吊杆处主梁内力、位移、应力和应变变化很大,并且动力分析与静力分析所得结果相差甚远。(2)当大部分吊杆发生严重锈蚀时,对锈蚀五年吊杆断裂进行研究,发现连续断裂三根吊杆将会引发相邻锈蚀吊杆的连续断裂,而断裂吊杆处主梁内力及应力变化较小。与未锈蚀吊杆断裂相比,锈蚀吊杆断裂后的影响范围不变,并且区域四(跨中)吊杆断裂对吊杆应力的影响最大,区域一(边跨)吊杆断裂对主梁内力的影响最大。(3)对不同锈蚀年限下吊杆断裂进行研究,发现未锈蚀状态下吊杆连续断裂四根吊杆即引发连续断裂;锈蚀五年吊杆连续断裂三根即引发连续断裂;而锈蚀十到二十年吊杆连续断裂两根即引发连续断裂。