郑州市中心区跨京广铁路桥(The ZCD Bridge)是一座双塔单索面混凝土斜拉桥,桥面布置为双向6车道,结构体系为塔梁固结,边跨设辅助墩,孔跨布置为(36+70+248+70+36)m。由于所处地理位置的特殊性,该桥西边跨主梁从边墩中心线起长63.5m的范围内被设计为变宽段,桥面宽度由42.07m渐变至33.0m,主梁截面由单箱五室渐变至单箱三室。该桥主梁构造新颖,受力复杂。本文采用有限元分析与模型试验相结合的方法,系统地研究了主梁变宽段的受力性能。完成的主要工作如下：1、对实桥在恒载和活载作用下的受力性能进行了空间杆系有限元分析,在此基础上对实桥主梁变宽段进行了空间局部精细有限元分析。根据理论分析结果和试验室条件确定了主梁试验段的长度。2、研究了斜拉索力、边界条件以及桥面荷载加载的试验模拟方法,将斜拉索力分解为水平和竖向两个分力,水平分力通过张拉布置在主梁中箱内的体外预应力来模拟,竖向分力通过设置在主梁底部的弹性支撑在加载时提供的竖向反力来模拟,并通过斜拉索水平分力、桥面荷载的同步协调作用来模拟主梁变宽段的受力状态。3、设计、制作了一个1：4的主梁变宽段模型,对其完成了多种荷载工况的空间有限元分析,并将分析结果与实桥主梁变宽段的局部有限元分析结果进行了对比,结果表明：在各工况荷载作用下,试验模型的应力水平与实桥主梁变宽段大体相当,这说明试验方案设计正确,试验模型能够较好地模拟实桥主梁变宽段的受力状态。4、完成了4个工况的对称模拟加载试验和3个工况的偏载模拟加载试验,并对对称模拟试验和偏载模拟试验的试验数据进行了对比分析。结果表明：在各工况荷载作用下,试验模型均处于线弹性状态,实测结果与理论分析结果吻合较好,且对称加载时变宽段的受力状态比偏载加载时更为不利。本文的研究成果为郑州市中心区铁路跨线桥的设计、施工提供了依据,对其他同类桥梁的科学研究也具有一定的参考价值。