钢管混凝土拱桥主拱由钢管内灌注混凝土构成。两种材料显著的热工性能差异、截面尺寸的大小以及桥梁所处的日照环境等因素共同作用,使截面产生较大的温度差异,进而引起结构变形。而大跨径钢管混凝土拱桥的超静定特点,使结构变形受到约束,进而产生温度应力,对结构造成威胁。目前对钢管混凝土温度场的研究以中小跨径拱桥中的单管和哑铃形截面为主,对于大跨径钢管混凝土拱桥采用的四肢桁架式截面研究较少,缺乏对结构间相互遮挡的考虑,欠缺充分考虑太阳辐射受到遮挡的截面温度场及温度效应分析。同时,钢管混凝土拱桥的修建规模和数目仍在逐渐上升。因此,研究大跨径钢管混凝土拱桥的温度效应对这类桥型进一步发展具有重要意义。本文通过实际测试结合有限元模拟仿真,对大跨径钢管混凝土拱桥的桁式主拱截面温度场模拟进行了研究,并在此基础上对日照作用下的主拱截面各典型升温温度梯度工况进行了对比分析,同时对影响截面温度的各因素的显著性进行了比较。首先,介绍了基于热传导理论和微分方程,以及在钢管混凝土构件适用的边界条件下,适用于钢管混凝土温度场的求解方法。随后介绍了与求解所需要的边界条件计算相关的天文学、传热学参数的取值依据。然后,结合依托工程所使用的材料对热传导参数进行计算,采用ANSYS有限元软件建立了单管温度场模型,并将试验单管温度场实测结果与有限元模拟结果对比,验证了模拟单管日温度变化的可靠性。其次,在单管日温度变化模拟的基础上,运用计算机图形学的算法,建立了适用于桁式主拱截面的温度场有限元模型,将实桥测试结果与有限元模拟结果对比,证明了算法的可靠性。再利用夏、冬两季温度场计算结果的对比,指出了夏季温度场受互遮挡效应的影响更明显。接着对比了各特征截面下弦相同测点位置受互遮挡效应的影响大小,指出了结构互遮挡效应导致的温度变化幅度、温度曲线值的整体大小都与桁高呈正相关。再次,利用建立的桁式主拱截面温度场模型,提出截面温度梯度的简化方式。通过提取主拱各特征截面出现结构互遮挡效应时的简化温度梯度,建立了各工况作用下的全桥模型。对比本文提出的各温度梯度工况与规范工况的结构内力、应力的影响,并指主拱拱脚至主拱1/8L范围在第二次出现结构单侧互遮挡时的温度作用,对结构受力最为不利。最后,利用有限元模型设置了8因素4水平的正交试验,对影响截面管顶峰值温度、截面温度梯度大小的因素的显著性进行判别,并分析各因素对试验结果的影响规律。吸收系数、风速以及大气透明度对管顶峰值温度、截面温度梯度都有显著影响。此外,结构方位角对截面温度梯度也有显著影响。在我国空气质量好、风速低的地区日照作用下的截面温度变化显著,可通过选用辐射吸收系数小的表面涂料对其进行调节。