本论文的研究结合实际工程事故:“庄河市冰峪大桥施工期塌落事故”,对该桥施工前期的钢管格构式主拱肋结构的塌落进行了事故分析,并提出了合理的拱肋结构型式。钢管桁拱肋作为大跨度结构,通过对其进行优化设计来降低工程成本、减小竖向位移是很有必要的。现有的结构优化设计模型绝大多数是针对确定性情况下的优化,对工程结构的可靠度考虑不多。此外,对于大跨度拱桥的拱肋而言,进行拱轴线的合理调整可以较好地改善拱肋结构的受力性能。本论文将研究工作的重点放在了以上三个方面。在对该桥主拱肋原设计结构进行校核计算后,分析总结了事故发生的原因,并在此基础上进行了重新设计,提出了合理的拱肋结构型式,结果表明本文设计的拱肋结构不仅降低了钢材的使用量,而且承载能力也有了很大的提高。在确定优化模型的过程中,论文引入了基于功能要求的结构体系可靠度概念。将结构体系可靠度分析与结构的功能要求结合起来,不但使结构体系可靠度更加明确和符合实际情况,而且计算也比较简单。确定了钢管桁拱肋结构基于功能要求的结构体系可靠度指标,并将其作为约束条件引入结构可靠性优化设计中,建立了基于功能要求和可靠度的结构优化模型,使钢管桁拱肋结构在进行优化设计时达到了经济性与安全性的协调统一。在对拱肋轴线进行优化调整时,论文利用三次样条函数来逼近合理拱轴线,建立了该拱桥拱轴线的调整优化模型。计算结果表明通过该模型配置的拱轴线可以较好地逼近合理拱轴线,从而改善了该拱肋的受力性能。