由于地震所造成的灾害和损失及其影响日益加重,并且目前仍无法准确的预测地震,全球防灾减灾工作的重点仍然放在工程结构抗震设计、地震发生后的应急救援等工作中。及时有效的震后救援离不开救援通道的开辟,因此对应急桥梁的轻便性、承载力的研究倍受关注。本文参考ZB-200型装配式公路钢桁梁桥结构形式,结合预应力技术,以轻质重载为优化目标,基于有限元分析软件MIDAS和ANSYS,对简支钢桁梁结构进行了静力性能优化分析,主要研究内容及结论如下:(1)针对轮式车、履带车缓慢移动的荷载工况,以强度、刚度和稳定性为约束条件,以结构自重最小为优化目标,参考ZB-200型装配式公路钢桁梁桥结构形式进行了简支钢桁梁桥的初步设计,并对结构进行了形状和尺寸两个层次的优化设计。优化结果表明:高跨比为0.08左右时,结构的自重最小。(2)采用固定预应力,在轮式车、履带车缓慢移动的荷载工况作用下,以强度、刚度和稳定性为约束条件,以结构自重最小为优化目标,在简支钢桁梁桥优化结果的基础上,对结构进行了拓扑、形状和尺寸三个层次的优化分析,详细对比了施加预应力前后简支钢桁梁的静力性能和所需结构自重。结果表明:预应力的作用使简支钢桁梁的大部分杆件产生了卸载效应,撑杆的部分内力转移到高强拉索上,充分利用了高强材料,合理分配了内力,有效减小结构的最大挠度,所需结构自重减少了约20%。(3)采用可变预应力,以强度、刚度和稳定性为约束条件,在预应力简支钢桁梁桥优化结果的基础上,求解了履带车荷载形式下智能预应力简支钢桁梁的最大承载力,并讨论了不同荷载大小下结构所需预应力值随荷载位置变化的关系。此外,以直线布索式智能预应力简支钢桁梁结构为例,利用力法原理,对控制方程进行初步探索。结果表明:可变预应力的调节作用使智能预应力钢桁梁的最大承载力为普通预应力钢桁梁的1.24倍。