本文以组合梁斜拉桥——赤壁长江大桥为工程背景,采用Midas、ANSYS等有限元工具,建立由构件到节段,由节段到整桥的分析模型,揭示了组合梁桥面板主梁的空间受力机理,提供了组合梁斜拉桥主梁的优化设计和简化计算方法。具体而言,本文的工作开展过程如下:(1)对欧洲规范4中的标准推出试验进行有限元模拟,研究剪力钉的推出作用机理,对比有限元结果与我国规范中关于剪力钉抗剪承载力和抗剪刚度规定计算结果的差别,探讨以抗剪弹簧模拟剪力钉实体的适用性。(2)采用经过验算的剪力钉抗剪刚度建立有限元模型对本例中的斜拉桥主梁节段展开分析。在温差效应和双索作用下,对比分别采用精细实体模型和简化板壳模型模拟桥面板时,二者的桥面板应力结果。建立基于能量原理的主梁连接件设计方法。(3)采用板壳单元建立整桥模型以研究成桥恒载下桥面板的空间受力情况,研究主梁纵桥向有效宽度系数变化情况。建立基于桥面板轴向应力的有效宽度系数预测方法。研究结果如下:(1)在推出过程的模拟中,用弹簧单元代替剪力钉实体,得到的剪力钉剪力和位移结果接近,相差小于25%。(2)在本桥,采用应变能方法设计组合梁连接件,使组合结构的总应变能不超过其“理想最小值”的105%,且连接件应变能不超过总应变能的3%时,认为连接件设计满足要求。(3)采用简化板壳模型代替精细实体模型,计算得到的桥面板应力结果接近,相关系数达0.7以上。(4)除跨中、辅助墩及边墩范围之外,桥面板的有效宽度系数在0.7以上;跨中区域桥面板有效宽度系数在0.3～0.7之间波动;在辅助墩和边墩处有效宽度系数分别降到0.55和0.1。桥面板布置纵向预应力能提高该处有效宽度系数。(5)基于桥面板轴向应力的有效宽度系数预测方法能在只建立梁格模型的情况下估计组合梁斜拉桥桥面板的有效宽度系数范围,与板壳模型的精确结果相差小于0.05。