主梁跨中下挠和梁体开裂是制约连续刚构桥发展的主要因素之一。本文以梁拱组合刚构桥取代普通PC连续刚构桥,从结构体系层面为上述问题带来新的解决方案。对比两桥静动力性能,可得出梁拱组合刚构桥零号块等关键部位受力特性较好,通过控制单一变量系统研究了梁底曲线幂次和墩顶根部梁高等关键设计参数对结构力学规律的影响,且以标准离差率较大截面内力分布情况和弯曲应变能最小为优化目标,从而确定最优参数取值。此外,基于响应面法和粒子群优化算法对梁拱组合刚构桥进行多参数优化分析。主要研究工作和成果如下:(1)通过对比梁拱组合刚构桥与普通PC连续刚构桥最大双悬臂状态、中跨合龙等关键施工阶段及运营期间结构内力、应力及变形情况,发现梁拱组合刚构桥在墩顶梁及墩梁结合处弯矩、剪力均小于普通PC连续刚构桥。汽车荷载作用下,梁拱组合刚构桥变形绝对值较普通PC连续刚构桥要小,说明梁拱组合刚构桥在提高主梁刚度、改善零号块内力等方面效果明显,其在改善连续刚构桥病害上有显著优势。(2)通过深入研究两桥前十阶自振特性及振型参与质量,研究发现梁拱组合刚构桥自振周期较低,相比普通PC连续刚构桥,其行车舒适性较好,且其纵向抗推刚度相对较大。此外,两桥均以纵桥向和横桥向振型为主,抗震设计时应格外注意这两个方向上的位移。(3)采用控制变量法系统研究梁底曲线幂次、墩顶根部梁高、跨中梁高及下弦梁高对结构受力的影响。以标准离差率最大截面的内力分布情况和弯曲应变能最小为优化目标,当梁底曲线幂次为2.2,墩顶根部梁高为30.5m时,结构弯曲应变能较低,各关键截面内力、应力及变形均较小。通过对跨中梁高及下弦梁高的优化分析,研究发现跨中梁高为5.0m,下弦梁高为4.8m时,不仅上下弦梁弯曲应变能较小,而且标准离差率较大的中跨下弦梁、跨中位置以及中跨上弦墩梁结合处的弯矩、剪力、应力均较小,结构受力性能较优。上述研究可为后续梁拱组合刚构桥设计提供参考依据。(4)针对梁拱组合刚构桥传统优化方式计算工作量大,效率低的问题。本文提出基于响应面法的梁拱组合刚构桥多参数优化分析。采用响应面模型取代传统优化方式中复杂的有限元模型,并采用拉丁超立方抽样建立单一目标函数与设计变量间的响应面模型,基于粒子群优化算法对其进行寻优计算,最终确定最优参数组合,并针对优化前后结构力学性能进行对比分析,结果表明该优化方式计算效率较高,具有实际应用价值。