斜拉索具有刚度小、阻尼小、质量小的特点,容易在各种激励作用下发生振动,影响桥梁结构的安全。本文结合拉索非线性振动的理论方法与有限元方法,以实际工程为背景,主要研究了铁路斜拉桥在外部动力荷载作用下索-梁相关振动的特性,为斜拉桥的分析与设计提供参考。第2章,为了研究单根拉索的振动特性,考虑拉索大幅振动各阶模态的耦合效应,推导了有垂度拉索在三维空间中大幅振动的理论方程。使用多尺度方法讨论了拉索振动方程的性质,分析拉索大幅非线性振动的特性。编制计算程序,使用数值方法计算了拉索非线性振动方程,验证了理论方法的分析结果。第3章,建立了基于单元流动坐标系(CR列式)的非线性静力算法与动力时程积分算法,开发了非线性静、动力有限元计算程序,使用ANSYS验证了程序的正确性与可靠性,程序适用于拉索大幅度非线性振动的研究。第4章,根据某实际斜拉桥的拉索参数,使用本文程序建立有限元模型,讨论了拉索垂度、抗弯刚度、大幅振动状态对拉索振动特性的影响,计算拉索在端点位移激励作用下的非线性振动时程,通过和理论方程数值计算结果的对比,验证了理论方程的可靠性与适用性,为开发本文有限元程序的“索动力单元”奠定了理论基础。第5章,定义了本文“索-梁相关振动”的概念,认为其主要包含了拉索的强迫振动与参数振动这两种形式。结合拉索振动的理论方程与有限元方法,开发了“索动力单元”。使用本文程序构建了较为简单的索-梁相关振动有限元模型,用索动力单元模拟斜拉索,通过分析计算结果,总结了结构发生索-梁相关振动时的本质规律,为斜拉桥全桥索-梁相关振动研究建立了关键性的理论与技术基础。第6,7章,讨论了本文使用的车桥耦合振动计算方法。基于拉索非线性振动理论方法、有限元方法、车桥耦合振动算法,使用本文程序,构建了某实际铁路斜拉桥的全桥有限元模型,拉索使用索动力单元模拟。首先,讨论了各个拉索自振频率与全桥自振频率的匹配关系,分析拉索发生共振的可能性；然后,分别讨论了斜拉桥在自由振动、理想外激励作用的情况下发生大幅度索-梁相关振动时的振动特性；根据本文的分析结果,讨论了在列车不同工况的作用下,铁路斜拉桥索-梁相关振动的特性,研究结果表明：对于大跨度铁路斜拉桥,列车在设计速度范围内经过桥梁时,索-梁相关振动导致拉索发生大幅度振动的可能性较小。最后,总结本文研究结果,提出了在斜拉桥设计中的避免索-梁相关振动导致拉索大幅振动的参考原则。