摘要：钢管混凝土拱桥近几十年来在我国的桥梁建设中得到广泛应用,但是其理论研究远落后于实际应用。钢管混凝土拱桥设计过程中,由于设计参数多,参数之间相互耦合,方案调整过程中顾此失彼,要满足全桥静、动力性能的要求,并做到受力合理、造价经济的目标十分困难,因此运用现代优化理论进行设计过程中的自动寻优显得十分必要。本文在总结前人研究成果的基础上,提出了相应的优化模型,以一座在建的下承式钢管混凝土系杆拱桥为算例,基于ANSYS的二次开发功能编制了优化设计程序,力求对钢管混凝土拱桥的动、静力性能优化方法进行研究。本文所做主要工作：1)分析钢管混凝土拱桥拱轴线型和拱肋截面尺寸的参数取值范围,为优化变量选取及上下限值取值提供依据。2)提出以拱轴线型、拱肋截面尺寸为设计变量,拱肋钢管和混凝土应力、桥墩混凝土应力、腹杆钢管应力、活载作用下挠度、稳定系数等为约束条件,结构频率为目标函数,建立优化数学模型。3)基于APDL语言建立ANSYS空间有限元模型,精确模拟钢管混凝土拱桥各施工阶段受力过程；编制基于APDL的活载加载程序、徐变计算程序。4)选择优化算法,编制优化程序,对拱轴线型和拱肋截面尺寸进行优化,对比分析优化前后的设计变量、约束条件以及目标函数值。5)对优化前后模型进行地震反应谱分析,对比分析优化前后地震作用下结构内力,以验证本文优化方法的有效性和正确性。结果表明,利用本文优化模型,优化后动力性能得到较大改善,地震力作用下效应明显减小,且全桥造价大幅降低,验证了本文优化方法的有效性及正确性。