作为两塔悬索桥在结构体系上的创新,多塔多跨主缆连续体系悬索桥通过增设中间桥塔可优化结构受力性能及提高全桥跨越能力,被认为是适应于海湾、海峡等宽阔水域的理想桥型。然而,对于该桥型而言,存在固有的“中塔效应”问题,从既有的设计和分析资料看,由于其存在不能同时满足结构竖向刚度与主缆抗滑安全性的桥跨布置,从而制约了该桥型的应用与发展,因此有必要对其力学行为进行系统的研究。文中通过以下几个方面对多塔多跨主缆连续体系悬索桥的合理结构体系及结构的适用性进行研究。(1)参考已建悬索桥的相关设计参数,构建了主跨500m至1500m范围内的十一座三塔四跨悬索桥及对应于其两倍主跨跨径的两塔三跨悬索桥,对包括恒载状态下主缆力、结构颤振临界风速以及汽车荷载作用下结构竖向刚度、主缆抗滑安全系数在内的多项指标进行了计算分析。研究结果表明:相比于同样跨越能力的两塔三跨悬索桥,三塔四跨悬索桥可大幅减小主缆力,且跨径越大减幅越显著;三塔四跨悬索桥具有更高的基频,结构抗风稳定性更优;在单跨满布汽车荷载工况下,跨径越大的三塔四跨悬索桥越容易满足结构竖向刚度及主缆抗滑安全性的要求,进而能够有效缓解三塔悬索桥的“中塔效应”问题。(2)选择中塔纵向刚度、塔梁连接形式、缆梁连接形式、缆索系统布置形式及加劲梁恒载集度对三塔四跨悬索桥进行参数影响性分析,进而提出适用于三塔四跨悬索桥的参数取值范围及合理结构体系。研究结果表明:中塔纵向刚度与塔梁连接形式对三塔四跨悬索桥的力学行为影响更为显著且易于实现。中塔纵向刚度对全桥整体刚度、主缆抗滑安全系数及中塔底竖向弯矩有较大的影响,但随着中塔纵向刚度的提高其影响趋于恒定;当适当改进鞍座构造以提高主缆与鞍座间的名义摩擦系数后,三塔四跨悬索桥桥跨布置及中塔纵向刚度的取值范围可大幅拓宽;塔梁连接形式对三塔四跨悬索桥结构竖向刚度及主缆抗滑安全系数的影响主要体现在其是否存在纵向约束,纵向约束的存在可显著提高这两项指标。(3)构建了三塔以上的多塔多跨主缆连续体系悬索桥,提出了汽车荷载作用下加劲梁竖向挠度及主缆抗滑安全系数的简化加载模式。通过影响线及简化加载模式分析了三塔与三塔以上结构间的异同点。研究结果表明:汽车荷载作用下三塔以上多塔悬索桥加劲梁竖向挠度显著高于三塔悬索桥,约为后者的1.35倍;加劲梁竖向挠度仅在三塔增加到四塔时会出现突变,四塔及以上未见显著差异;主缆抗滑安全系数、中塔底竖向弯矩及结构颤振临界风速对桥塔个数敏感性较弱;整体温度荷载作用下加劲梁纵向变形量与中塔处纵向约束一侧加劲梁的长度直接相关,且随长度的增加未见减缓趋势,此时可通过调整加劲梁纵向约束位置并配以“刚性铰”的方式来解决此问题。(4)构建了主跨300m及400m的小主跨多塔悬索桥杆系模型,用于分析主跨在500m附近时多塔悬索桥力学行为间的异同点;在杆系模型的基础上建立了多尺度有限元模型,用于分析考虑摩擦行为后,汽车荷载与主缆滑移时刻间的关系。研究结果表明:主跨小于500m后,加劲梁刚度提升显著,能够承担更多的汽车荷载,对提升汽车荷载作用下结构竖向刚度及主缆抗滑安全性非常有效;采用汽车荷载加载倍数确定主缆滑移时刻的方法更趋合理;主缆与鞍座间具有非常高的摩擦安全储备,然而常规杆系模型无法考虑结构变位后主缆在鞍座内的接触状态,其配合规范公式得出的主缆抗滑安全系数要小约12%~21%,进而导致抗滑安全储备被低估,因此建议可偏保守地对K进行10%的折减,以将施工误差引起的恒载缆力差等不利因素包含在内。