目前分阶段施工桥梁结构合理施工状态的计算方法主要有倒拆-正装迭代法、正装迭代法和无应力状态法。倒拆-正装迭代法和正装迭代法确定合理施工状态时易受临时荷载和温度荷载等因素的影响,且后续吊杆张拉过程繁琐。无应力状态法以相对稳定的无应力状态量进行施工控制,使施工过程中吊杆安装更加简便。但是,目前无应力状态法的研究与应用多数集中在斜拉桥中,在钢管混凝土拱桥中的应用非常少。本文主要研究无应力状态法在小跨径钢管混凝土系杆拱桥中的应用。主要研究内容有:(1)基于最小势能原理推导几何线性分阶段施工平面梁单元与空间梁单元的力学平衡方程,以及几何非线性分阶段施工平面杆单元与平面梁单元的力学平衡方程,由推导得到的力学平衡方程探讨分阶段施工结构最终状态内力和位移的影响因素;由一两端固端梁分别采取一次成形和分阶段成形的施工方法验证无应力状态法原理一,由结构体系相同,仅有外荷载不同的单跨吊杆拱桥两个中间施工过程验证无应力状态原理二。提出钢管混凝土系杆拱桥中无应力状态法施工控制的思想。(2)基于刚性支承连续梁法、刚性吊杆法、弯曲能量最小法分别求解成桥吊杆力,并对比分析三种方法求得钢管混凝土系杆拱桥成桥吊杆力不同的原因;(3)不考虑混凝土收缩徐变和拱肋截面刚度特性变化求解恒载作用下吊杆无应力长度,对比钢管混凝土系杆拱桥结构一次成桥和吊杆按照无应力长度分阶段施工两种方法得到的成桥状态;分析无应力状态法应用于分阶段施工钢管混凝土系杆拱桥的有效性。采用迭代法对恒载作用下的吊杆无应力长度进行考虑混凝土收缩徐变和拱肋截面刚度特性变化的修正;确定如何求解吊杆的无应力长度。(4)阐述拱肋几种线形的概念,分析采用满堂支架法施工时制造线形与安装线形的区别、拱肋预拱度的影响因素和拱肋预拱度的几种分配方式;通过对结构施工过程的准确模拟,求解拱肋施工过程中的总挠度;分析系梁预拱度的影响因素,对结构施工过程进行准确的模拟,求解系梁各控制截面的总挠度;分析如何求解拱肋和系梁的无应力线形。(5)无应力状态法确定的合理施工状态在施工过程中采用吊杆一次安装到位后期不再张拉的施工过程;分析无应力状态法确定的合理施工状态在施工过程中的安全性;对比倒拆-正装迭代法、正装迭代法和无应力状态法确定的合理施工状态在施工完成后得到的成桥状态,分析采用无应力状态法得到钢管混凝土系杆拱桥成桥状态的效果。