拱桥是一种以承压为主的压弯结构体系,随着拱桥跨度的增大,拱肋长细比不断增加;国内经济的发展大幅提高了交通运输量,相应的加剧了桥梁的老化与损坏,这些变化凸显了拱桥的稳定问题,在役桥梁的极限承载能力日益受到关注。大跨度桥梁的稳定承载力是对结构整体而言的,然而桥梁往往是首先出现局部损伤破坏,存在一个损伤积累的过程,最终导致桥梁整体的严重损伤乃至破坏失效。它是一个复杂的非线性动态过程,涉及局部构件材料的细小尺度到整个桥梁的宏观大尺度,具有多尺度响应,其本质也是局部-整体相关屈曲问题。为了同时兼顾大跨度桥梁破坏过程中的局部与整体的不同尺度力学响应,平衡计算量与计算精度,本文利用多尺度有限元法,对国内某大跨度钢箱提篮高速铁路拱桥进行极限承载力研究,做出了以下几方面工作:(1)对大跨度钢拱桥的结构特点和受力形式进行了归纳和总结,对钢拱桥的极限承载力研究现状以及目前已经取得的大跨度钢拱桥稳定理论与研究方法的成果进行了梳理;对多尺度方法的概念进行了介绍,梳理了国内外大型土木结构的多尺度研究方法。结合稳定问题相关研究和多尺度分析的思路,对结构整体稳定理论和局部构件稳定理论进行了详细介绍,进而确定了本文进行极限承载力分析的技术路线。(2)利用ABAQUS有限元软件对国内某大跨度钢箱提篮拱桥进行有限元建模,采用多点约束法进行多尺度有限元分析:首先建立了相关算例,对所采用技术方法进行了验证;建立全桥单一尺度杆系模型,进而确定多尺度建模部位完成多尺度建模。(3)对全桥进行了自振特性分析,经对比验证了模型的可靠性;设置了五种荷载工况对全桥进行线弹性稳定分析;针对线弹性分析的屈曲模态进行了拱肋面内刚度、面外刚度对结构稳定性影响的参数分析。针对大跨度钢拱桥的非线性因素进行了三种工况的极限承载力分析,探讨了非线性因素对大跨度钢拱桥极限承载力分析的影响程度。(4)研究了活载分布形式对大跨度钢箱提篮拱桥的极限承载力的影响;通过拱顶、1/4拱肋、辅助墩位置处主纵梁三种多尺度模型分析了局部构件屈曲破坏的过程,研究了全桥局部-整体相关屈曲问题以及大型土木结构渐进式破坏的本质。