钢管混凝土劲性骨架拱桥凭借其良好的受力性能、卓越的跨越能力、便捷的施工工艺,在现代高速铁路大跨径桥梁建设中优势凸显。随着设计跨径的不断增大,结构受力总体呈现“高应力、大位移”的趋势,传统弹性分析方法已不适用。目前非线性研究也多集中于考虑几何非线性对钢筋混凝土结构极限承载能力的影响,而材料非线性、温度效应、时变效应等有待进一步研究,对组合结构的非线性研究也尚不完善。本文结合新建铁路沪昆客运专线长沙至昆明段跨度445m光照北盘江特大桥,将退化梁单元理论应用到钢管混凝土劲性骨架拱桥的非线性有限元分析中,主要进行了以下四个方面的工作：1、阐述了退化梁单元理论用于非线性分析的基本思路并推导了相关公式。2、基于退化梁单元有限元分析程序CSBNLA,计算了一组钢管混凝土叠合柱的轴压极限承载力；依据极限平衡理论初步推导了劲性钢管高强混凝土叠合短柱的正截面承载力简化计算公式。3、研究探讨了考虑施工过程截面刚度逐步组合的有限元仿真模型的建模方法,采用MIDAS Civil软件与CSBNLA程序分别建立了北盘江大桥有限元计算模型,并对计算结果进行了验证；进而开展了北盘江大桥施工全过程的静力非线性有限元分析,并探讨了各种非线性因素对结构响应的影响。4、在考虑几何非线性、材料非线性、混凝土收缩徐变的基础上,对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈运营阶段的极限承载力进行了计算。结果表明：退化梁单元采用分块(层)积分技术可以方便地处理组合结构中不同性质的材料,在结构非线性分析中能够很好地模拟混凝土开裂、钢筋塑性流动、混凝土收缩徐变效应等因素；结构非线性对特大跨度劲性骨架钢管混凝土拱桥的施工线形及极限承载能力影响较为显著,在设计中应给予足够重视。