大悬臂脊骨梁自20世纪末出现后,在国内外发展迅速,许多工程实例都运用了这一设计理念。然而,国内尚没有针对大悬臂脊骨梁的设计规范,且对大悬臂脊骨梁系统的分析也很少。本文以孔城河大桥的两种设计方案——肋板式脊骨梁和斜撑式脊骨梁为工程背景,基于有限元法,针对大悬臂脊骨梁的受力特点以及工程应用中的若干问题展开研究,主要工作有以下几个方面:(1)结合箱梁截面研究的历史背景,介绍肋板式脊骨梁与斜撑式脊骨梁的发展历程以及国内外研究现状,另外,介绍了荷载横向分布的几种常用方法,并发现现有方法不能准确用于肋板式脊骨梁的荷载分布系数计算。(2)依据孔城河大桥的设计方案,建立了两种体系的全桥模型,并对成桥状态、车辆荷载以及温度效应进行了计算,探究两种脊骨梁的受力特点、温度效应以及剪力滞效应,对肋板式脊骨梁与斜撑式脊骨梁的受力情况进行了对比。(3)继全桥受力分析后,分别对两种脊骨梁展开了更为细致的研究。对于肋板式脊骨梁,由于其悬臂部分的托梁与桥面板之间组成的结构存在荷载横向分布现象,使得平面分析并不能准确计算车辆活载工况下的受力。围绕荷载横向分布这一课题,研究了不同约束方式对肋板式脊骨梁横向受力的影响,根据参数分析得到了不同托梁间距、桥面板厚度下的荷载横向分布系数拟合公式,并基于此提出了简化的单段梁有限元模型算法。(4)对于斜撑式脊骨梁,针对其悬臂下外斜撑构件的特性,分别对斜撑与横向预应力筋的施工先后顺序和斜撑倾角的参数敏感性进行了研究。分析表明,先焊接斜撑再张拉横向预应力筋更为合理;随着斜撑倾角增大,桥面拉应力增大,竖向变形减小,斜撑轴力增大。