在现代桥梁工程中,继钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、钢结构以及砖石混凝土结构之后,钢-混组合结构已成为第五大类结构。钢-混组合结构同钢结构相比可以节省用钢量和增强耐久性等,同混凝土结构相比可以大大减轻自重、减小结构尺寸、方便施工。但迄今为止,国内外学者对预应力钢-混组合箱梁研究较少,对其截面参数的取值国内现行的规范也没有明确的规定,这严重影响了预应力钢-混组合箱梁的研究和发展。本文以内蒙古省道216线星光互通连接线跨线桥为背景,对预应力钢-混组合箱梁的力学特性进行分析。同时结合优化设计思想,建立了组合箱梁截面参数优化设计模型,利用MATLAB软件进行设计截面优化计算。1.通过预应力钢-混组合箱梁的抗弯性能、抗扭性能、抗剪性能、稳定性能、箱梁剪力连接件等几个方面的研究,推导了设计变量在界限范围内,满足抗弯、抗剪、抗扭及局部稳定性等性状约束条件的约束方程。2.采用非线性优化理论,通过对截面设计参数优化计算结果的对比分析和归纳总结,给出了预应力钢-混组合箱梁初步设计时,对应于不同参数截面设计变量的粗略优化取值范围。分析了随弯矩、混凝土翼板厚度等,优化设计变量的变化规律和敏感度。给出了优化参数之间的关系,编写了优化设计程序,使该类桥设计更加科学、更为经济。3.通过利用大型有限元程序ANSYS,对预应力钢-混组合箱梁和普通钢-混组合箱梁的力学性能做对比分析,给出在不同跨径,不同腹板厚度情况下,预应力对两种不同结构刚度的贡献。通过设计参数优化的关键技术进行研究,必将为工程建设中的预应力钢-混组合箱梁桥设计、施工提供理论支撑;同时能够解决实际工程设计、施工和维护管理中的关键问题,补充现行规范规程,充分发挥其经济效益。