随着现代结构优化理论的不断发展与完善,桥梁结构的优化运用也越来越广泛。传统的桥梁结构优化依据设计人员的经验判断,通过选取一组离散变量进行对比分析,具有一定的局限性。当把数学优化思想引入桥梁结构优化时,最优解无法同时满足位移、内力的规范要求,也未考虑施工可行性、工程造价和美学的要求。因此,本文在数学优化方法的基础上提出了一种基于子贡献度的结构优化方法,突破了传统桥梁结构优化的局限性,相较于数学优化方法得到了一定带宽的可行解方案。系杆拱桥因其结构形式多样,被广泛应用于实际工程。国内外对系杆拱桥的优化主要集中在局部的截面参数优化,对稀索系杆拱桥的吊杆布置研究甚少。因此,本文选取一座230m跨径的提篮系杆拱桥进行研究,从初始方案设计、遗传算法尺寸优化,到最后采用基于子贡献度的结构优化方法对吊杆布置进行拓扑优化设计。主要内容有以下几个方面:(1)确定了230m跨径的提篮系杆拱桥的初始方案,并基于大连理工大学自主研发的SiPESC集成平台下SiPESC.OPT优化模块,采用遗传算法进行全桥的参数优化,得到了全桥上部结构的最优造价方案,优化后的总造价减少40%。(2)提出了基于子贡献度的结构优化方法,定义了桥梁设计优化中子结构、子贡献度的概念。基于该方法分别以单个和组合子结构对目标函数的贡献度作为优化子结构群的指标,缩小了计算样本空间的规模,同时保留了单个子结构贡献度大的优势子结构,n阶子贡献度也能有效地避免忽略组合子结构的优势。以一个简单的悬臂桁架梁为例,优化后的方案使得位移目标函数减少了90%左右,并得到了一组可行解集合,验证了该方法的创新性和可行性。(3)以系梁最大位移为目标函数,将基于子贡献度的结构优化方法运用于系杆拱桥吊杆布置的拓扑优化过程中。相较于遗传算法的尺寸优化,经该方法优化后子结构群形成的稀索体系方案使得系梁最大位移减少了60%。通过对比结构内力可知,优化后的稀索吊杆充分发挥了斜吊杆的优势,提高了桥梁的刚度,减少了系梁跨中的应力。同时,大量优越的稀索体系也可供设计人员综合考虑位移、内力、造价和美学等要求进行方案比选。