合理成桥状态与合理施工状态的确定是钢箱梁斜拉桥设计和计算分析的关键问题。本文在总结钢箱梁斜拉桥结构特点、施工方法特点以及国内外已有理论及实践研究成果的基础上,以大跨度钢箱梁斜拉桥为例,结合数学优化方法和有限元法,对钢箱梁斜拉桥的合理成桥状态、合理施工状态优化方法等问题进行了系统的研究,并探讨了钢箱梁斜拉桥施工控制与误差调整的实用方法。主要研究内容如下:(1)以钢箱梁斜拉桥主梁和桥塔的弯曲能量之和为目标函数,以主梁和桥塔位移、应力、斜拉索索力及其均匀性等为约束条件,提出结合乘子路径跟踪优化算法和有限元法确定钢箱梁斜拉桥的合理成桥状态;并结合实例分析了约束条件范围的变化对优化结果的影响,该方法可全面考虑钢箱梁斜拉桥各个构件在成桥恒载状态下的受力和变形特征,可避免人为调索的随意性,能简便有效地获得钢箱梁斜拉桥的合理成桥状态。(2)结合乘子路径跟踪优化算法和有限元法,分别分析了塔梁支承形式、主梁边主跨比、塔高(桥面以上)与主跨跨径比、辅助墩数量及其布置位置等参数对钢箱梁斜拉桥成桥状态优化结果的影响,并分别给出大跨径钢箱梁斜拉桥的合理结构体系及总体布置参数的合理取值范围。(3)以正装迭代计算所得钢箱梁斜拉桥主梁和桥塔的位移、弯矩以及斜拉索索力等状态与合理成桥状态间的差值为优化控制目标,建立钢箱梁斜拉桥合理施工状态优化的多目标规划数学模型,提出结合多目标优化算法和正装迭代有限元法确定钢箱梁斜拉桥的合理施工状态,并对比分析优化目标的选取对钢箱梁斜拉桥施工状态优化结果的影响,该方法可全面考虑钢箱梁斜拉桥施工过程中各个构件的变形和受力特征,可避免人为调索的随意性,能简便有效地获得钢箱梁斜拉桥的合理施工状态。(4)基于几何非线性分析理论,结合有限元正装分析法,分析斜拉索垂度效应、P-Δ效应单独作用以及3种几何非线性效应组合作用对钢箱梁斜拉桥施工状态的影响。(5)根据钢箱梁斜拉桥施工方法及施工监控的特点,阐述了采用几何控制法进行钢箱梁斜拉桥施工监控的原理、内容、实施过程及其控制目标精度;提出采用改进加权最小二乘法进行钢箱梁斜拉桥施工误差调整,并以大跨径钢箱梁斜拉桥为例,对其进行施工过程控制及误差调整,从而验证了该方法的可行性及有效性。