刚架系杆拱是在钢管混凝土拱桥中出现的新桥型。与拱梁组合体系不同,刚架系杆拱中拱肋和桥墩固结,不设支座,采用预应力钢绞线作为拉杆来平衡拱的推力。下承式刚架系杆拱是一种自平衡的桥梁,它无需副跨,又能有较大的跨越能力,因此在跨越铁路、公路和河流时,具有很强的竞争力。拱体系是钢管混凝土的重要应用领域。目前,国外对钢管混凝土拱桥拱肋线形和拱肋截面的优化设计研究不多,国内对钢管混凝土拱桥拱肋优化的研究多以拱轴线线形为主,但对拱肋截面优化的相关文献却较少。截面取值大多靠以往的设计经验,钢管混凝土拱桥方面还没有针对性的专项规范可依,存在设计时比较保守的问题。本文以一座下承式刚架系杆拱桥为工程背景,以拱肋的综合造价为目标函数,运用ANSYS有限元软件的分析优化功能对拱肋的线形及截面进行优化,可供实际工程设计参考。本文主要工作:(1)从理论和实际分析钢管混凝土拱桥拱轴线和截面尺寸的参数选取;(2)建立ANSYS有限元分析模型,按其施工过程进行分析;(3)以拱肋、吊杆和系杆的综合造价总和为目标函数,以拱肋稳定承载力、局部承载力、活载引起的挠度、钢管和混凝土的应力为约束条件基于优化理论建立优化数学模型;(4)基于ANSYS二次开发的APDL语言,编制优化程序,对该桥的拱肋线形和截面进行优化;(5)将优化结果用Midas/civil程序进行全面检算,以验证优化结果的合理性及可靠性;