索拱结构是索与拱杂交而形成的一种新的结构形式。这种结构通过纯拱、拉索与撑杆的合理组合,利用索的拉力或撑杆提供的支承作用以改善结构的内力分布并限制其变形的发展,从而有效的提高结构的刚度和稳定性。本文研究对象为一种新型索拱结构,对其结构分类及力学性能、优化设计和参数分析进行了研究。首先根据拉索和撑杆连接节点的形式将该新型索拱结构分为三类：滑动索节点式、固定索节点式(也即分段索式)和张拉后固定索节点式。对这三类索拱结构的基本力学性能进行了研究。研究过程中提出了一种新的滑动索计算方法—等效滑轮法,并通过算例对其有效性进行了验证。研究结果表明,滑动索节点不适合于本索拱结构,固定索节点和张拉后固定索节点均可应用于本索拱结构,前者力学性能上更优,后者施工张拉更方便。提出了基于ANSYS多荷载步求解技术与优化设计模块相结合的优化方法,分别针对该固定索节点式新型索拱结构拉索预应力优化以及拉索预应力和截面尺寸共同优化问题,确立了优化目标、设计变量和状态变量,建立了优化数学模型,考虑多荷载组合对其进行了优化。利用ANSYS软件APDL编程语言编制了相应的优化程序,对于解决工程实际问题具有一定的帮助。对该固定索节点式新型索拱结构进行了参数分析,研究了下部支承水平刚度、撑杆数量、拱和索的矢跨比、钢拱截面、索截面及预应力大小对结构强度、刚度和整体稳定性的影响,研究表明：该索拱结构在两端铰支时应力水平最低,结构的整体刚度最大；一定数量的撑杆是保证拉索调整钢拱内力分布,控制结构变形、提高整体稳定性的重要前提,但数量不宜过多；拱的矢跨比取0.3左右时受力性能最优；钢拱截面大小对索拱结构力学性能影响较大；索截面的增加可以增加结构的刚度和稳定性,但是当索截面达到一定值后效果明显降低；过高的预应力会增大钢拱及拉索内力,带来不利后果,且对刚度和稳定性的提升作用不大。以上结论可为实际工程设计提供参考。