早期在建设铁路桥梁时,部分地区由于线路标高的问题,迫不得已采用了低高度板梁设计,设计该类桥梁时腹板的厚度有所降低,造成桥梁本身竖向刚度不足,由于竖向刚度不足的病害,导致大量在役的桥梁已呈现出不同程度的损伤,包括铁路桥梁人行道板,也都出现了诸多的病害。如:梁体出现裂缝、混凝土剥落掉块、竖向刚度不足、人行道板出现钢筋锈蚀、板折断等现象。针对铁路桥梁的这些病害,人们也采取了一些方法（梁底粘贴钢板、粘贴碳纤维布、增设预应力索和后加钢支撑等）进行加固,对人行道板采取换板的方法。这些加固措施在解决桥梁病害问题上也取得了很好的成效。如果对这些加固旧桥的方法重新进行优化设计,一方面既可以提高桥梁本身的刚度,另一方面也可以节省资金和资源。对于待建新桥从问题的源头出发,通过优化梁截面尺寸和增配主筋来提高桥梁竖向刚度,减少因竖向刚度不足而引发的一系列病害,使桥梁在设计使用的年限内安全运营,进而提高耐久性,达到理想的效果,同时还节约资源。本论文依托的科研项目是《肋板式病害桥梁评估与维护技术研究》,通过现场实地调查分析西北地区部分小跨度低高度板梁桥,由于跨度都比较小加上本身的截面尺寸较特殊,在役的多数低高度板梁普遍存在竖向挠度过大,刚度不足的情况,还有部分桥梁的人行道板病害较严重。对于如何很好的解决上述问题,找到有效的解决办法已成为一项重要的工作。本文着手从这些问题出发,研究的主要内容如下:（1）通过阅读大量国内外文献和在现有研究成果的基础上,找出近年来铁路桥梁存在的病害以及诱发各种病害的原因,然后了解了铁路桥梁构件优化设计问题在国内外研究状况,通过优化设计解决此类问题。（2）首先从无腹筋梁开始,以某铁路局2012年钢筋混凝土梁人行道专桥（2012）9028,单块尺寸为1480mm×190mm×70mm人行道板为例,先进行承载力检算,看是否符合规范规定。继而通过优化设计,设计出最优的无腹筋梁,不仅可以延长使用年限,而且此梁既可以用作人行道板,还可以应用到桥梁其他地方。（3）经过对西北地区桥梁病害调查,发现某3～8m普通钢筋混凝土低高度板梁存在竖向挠度过大的问题,针对梁体竖向刚度不足的病害,对待建新桥基于MATLab优化程序的网络直接搜索法通过优化设计梁截面尺寸和梁内主筋的配置,提高梁体的竖向刚度,最后通过有限元建模计算分析竖向刚度及安全储备。（4）本文拟将采用节点渐近移动优化算法分析了桥梁结构的支承优化问题。首先,建立桥梁支撑优化问题的数学模型,得到了挠度对结构支承位置的灵敏度。利用有限元建模和灵敏度公式,进行多次循环迭代,以降低结构最大变形。最后,运用此方法分析两个简单的算例,以验证方法的正确性,然后将此方法应用到实际桥梁的加固措施上。（5）对于在役的普通钢筋混凝土低高度板梁,只能采取加固措施,提高竖向刚度。传统加固桥梁的方法很多,先比较分析各加固方案的优缺点和适用性。依据现场检查情况,综合分析现有低高度板梁更适合那种方法,最后考虑选用斜向钢支撑加固,在加固过程中,对斜向钢支撑支承位置进行优化设计,确定最优的支承位置,降低主梁各截面活载效应,提高主梁的竖向刚度。