混合梁斜拉桥充分利用了混凝土和钢材两种材料各自的优势,具有良好的跨越能力、受力性能和经济性能,已成为大跨径桥梁中极具竞争力的桥型。节段预制拼装桥梁也因其具有良好的技术合理性和耐久性,目前在我国逐渐得到应用。然而,对于应用节段预制拼装技术的混合梁斜拉桥的研究还鲜有文献报道,且研究深度较浅。因此,本文以石首长江公路大桥为依托工程,对混合梁斜拉桥钢-混结合段区域及边跨混凝土主梁的设计和施工方面的相关关键问题进行了研究,主要内容和结论如下:(1)混合梁斜拉桥钢-混结合段附近区域梁段刚度的合理分布。建立全桥空间杆系模型进行结构整体分析,获得了标准荷载组合下钢-混结合段附近区域混凝土箱梁、钢-混结合段及钢箱梁等不同类型梁段中典型截面的内力;编制截面非线性分析程序计算截面的弯矩-曲率-轴力关系,得到了前述三种不同类型截面的抗弯刚度、极限承载力及应力纵桥向分布。结果表明:考虑到运营过程中混凝土箱梁截面可能开裂的影响,混凝土箱梁截面的弹性抗弯刚度宜设计为标准钢箱梁截面的2.0~3.0倍;与前后相邻的混凝土箱梁和钢箱梁相比,钢格室内灌注混凝土后的钢-混结合段,其截面的刚度和承载能力高出较多,使得钢-混结合段附近区域梁段截面刚度、控制点应力及承载能力等沿顺桥向的分布存在较明显的突变,而采用格室内不灌混凝土的纯钢格室钢-混结合段后,截面的刚度、控制点应力及承载能力均满足结构的受力需求且沿顺桥向的分布较为平顺,具备更好的工程适应性。(2)节段预制拼装混凝土箱梁体内-体外混合配束预应力体系。体内-体外配束混合方案将部分预应力筋布置在体外,改善了梁体混凝土的灌注条件。通过合理布置体内束与体外束的比例,能够达到分批承载的目的,实现体外预应力钢束在桥梁运营阶段的再张拉及可更换,从而解决体内预应力长期损失过大的问题。针对石首长江公路大桥北边跨混凝土箱梁开展体内-体外混合配束方案设计,利用有限元软件对配束方案进行结构受力分析,结果表明配束方案满足施工阶段法向应力、正截面抗裂及正截面抗弯承载力的要求。体内-体外混合配束原则为:利用体内预应力筋实现结构的施工阶段受力,利用体外预应力筋来承担桥梁可变荷载。对于石首长江大桥北边跨节段预制拼装混凝土箱梁,合理的体外束面积占比为12%~25%。(3)早龄期混凝土箱梁横向预应力合理张拉方案。对石首长江公路大桥北边跨箱梁混凝土的早龄期力学性能进行了测试,结果表明,养护条件对混凝土早龄期强度和弹性模量的发展有较大影响;混凝土抗压强度及弹性模量随龄期单调增长,但增长速度渐缓并趋向收敛。梁段在混凝土收缩和模板约束的影响下,梁段最大主拉应力为2.00MPa,可能导致结构开裂,有必要进行早龄期张拉。根据混凝土早龄期强度发展实测数据以及早龄期预应力张拉对箱梁的影响确定了合理的混凝土张拉龄期与分批张拉方案。现场实测的预应力损失和结构反应以及有限元模型分析结果表明,拟定的早龄期预应力分批张拉方案有效减小了混凝土箱梁开裂风险。