随着我国公路建设的迅猛发展，近十几年来，我国修建了数十座大跨径钢桥，其中绝大多数采用正交异性钢桥面板和沥青混合料铺装体系作为桥面系。正交异性钢桥面的桥面铺装问题不仅在我国、在世界范围内都是一直没有完善解决的复杂技术，因此，寻求一种理想的构造，通过优化钢箱梁结构改善铺装层的受力状态，具有重要的理论意义和实用价值。 本文采用有限元方法进行优化设计，在建立计算模型时，假设桥面结构和沥青混凝土铺装层是连续完全弹性、均匀和各向同性的，将桥面板、梯形加劲肋、横隔板和铺装层作为完整的结构体系，采用实体单元建立三维有限元，并在对于铺装而言的最不利位置施加荷载。通过考虑铺装上层厚度、铺装下层厚度、桥面板厚度、梯形加劲肋厚度、梯形加劲肋上口宽度、梯形加劲肋底部宽度、梯形加劲肋高度、横隔板间距和梯形加劲肋间距等因素对铺装层受力状况的影响，找出设计空间；通过参考国内外设计经验和对铺装层材料力学性能的分析，把铺装层内最大拉应力、最大拉应变、表面竖向最大位移、最大剪应力、桥面板挠跨比作为优化分析的状态变量并提出可行区；以铺装体系局部质量为目标函数，利用有限元分析软件中的最优化设计功能对体系中各结构设计参数进行动态调整优化，寻求各参数的最佳组合，从而达到铺装体系优化设计的目的。然后基于最优化设计序列，通过有限元分析软件优化设计模块中最优梯度法对各参数进行敏感性分析，得到对铺装层控制指标影响最大的结构参数。最后，应用P-E法对优化设计的结果进行验算，结果表明，优化设计后桥面板的承载能力也同时得到了提高，说明优化设计的结果是一种比现有结构更加高效的设计方案。