壳结构人行桥具有自重轻、体积小、传力效率高和外形美观等优点。壳结构形状和拓扑关系对力学性能影响最显著,本文以德国迪琴根的壳结构人行钢桥为原型,基于数值分析技术,开展壳结构人行桥的找形与拓扑优化研究。主要研究内容有:基于粒子群算法,研发壳结构人行桥的自动找形程序,开展壳结构人行桥的找形工作。研究了横纵向曲率、荷载大小、支座位置、桥面宽度及桥梁长度等设计参数对找形的影响规律。指出横、纵向曲率半径对结构刚度的影响存在耦合性,最优横向曲率半径为横向坡度限制下的最小值,当取得最优横向曲率半径时,随着纵向曲率半径的增大,壳结构刚度呈现先增大后减小的趋势;发现荷载大小对壳结构人行桥的找形没有影响;最优横向曲率半径不受支座位置、桥面宽度和桥梁长度的影响,均为横向坡度限制下的最小值;随着边跨占比增大,最优纵向曲率半径单调递减;随着桥面宽度的增大,最优纵向曲率半径先递减后递增;随着桥梁长度的增大,最优纵向曲率半径单调递增。采用双向渐进拓扑优化算法,进行了非桥面结构的材料分布优化和桥面结构的厚度优化,并编制了相应的优化程序。通过将两部分优化结合在一起,实现了对壳结构人行桥的整体优化。通过桥梁专用有限元软件Midas/Civil,对找形与优化后壳结构人行桥开展了结构安全性验算和舒适度评价。考虑了基于影响面的移动人行荷载,分析结果显示桥面整体竖向位移不超过5mm;结构最大von Mises应力为支座处196.43MPa,桥梁应力和变形均符合规范要求。参照德国EN03人行桥设计规范,对结构的人行舒适度进行了分析和评价,结果表明人行舒适度为优秀,验证了壳结构找形和优化方法的有效性。