拓扑优化是结构优化设计领域最热门的研究方向之一。随着近几十年来，计算机水平的飞速发展和优化算法不断改进与完善，拓扑优化设计被越来越多的应用于工程实际之中，并取得不错的效果。本文在充分发挥ANSYS软件原有强大建模与分析功能的基础上，基于APDL二次开发语言开发相应的拓扑优化模块。首先，本文介绍了密度惩罚法和优化准则法的基本理论，建立了体积约束下连续体结构最大刚度问题的拓扑优化模型，采用APDL编程语言用本文方法对悬臂梁模型进行了结构拓扑优化计算分析，得到了令人满意的结构拓扑结果。其次，在ANSYS软件工作平台下，对双向结构渐进优化方法进行了数值实现，包括基于应力水平删除材料的soft-kill BESO算法和hard-kill BESO算法。为了保证在迭代过程中结构的最大应力变化均匀，文中采用了节点灵敏度过滤算法，并通过经典例子验证了其有效性。再次，本文针对桥梁的三维结构优化问题，引入人工材料和Ishai应力，通过对实体拱桥和连续刚构桥的造型优化，表明基于BESO方法的拓扑优化算法在桥梁的设计过程中有一定的指导和参考价值。最后，本文根据最大安全度原理，以钢筋混凝土连续刚构桥各截面在各施工阶段的弯矩作为约束条件，优化得到各施工阶段张拉预应力的数值。