将一般系杆拱桥的吊杆按一定的斜率斜向布置,其合理拱轴线是一偏态的曲线,由此得到的桥型结构是一种新型结构——异型拱桥。它具有独特的造型,在形式、功能与环境协调等方面满足了桥梁美学要求,随之也带来了结构受力上的复杂问题。对于这样一种新的桥型,国内虽然有了几种工程实例,但相应的研究却还处于起步阶段。并且已有的文献更多地侧重于介绍异型拱桥的应用情况和工程实践体会,而缺乏相应的理论分析与研究。为了积极地、谨慎地对这种新桥型进行推广应用,结合工程实践,对异型拱桥的结构优化及荷载试验做了系统深入的研究。主要工作如下：(1)总结了异形拱桥的发展和研究现状,阐述了拱桥拱轴线理论,从异型拱桥的合理拱轴线方程着手,推导出了合理拱轴线的二阶常微分方程,通过合理的工程假设将复杂的方程简化为初等函数方程,得出结构优化分析的具体参数：矢跨比、吊索斜率(2)阐述了桥梁结构优化设计的理论,以武汉一座异型拱桥为例,利用Midas/Civil软件建立全桥有限元模型,研究该桥型的拱轴线形、吊索斜率、矢跨比等方面的优化问题,通过对6组吊索斜率和3组吊索步长对应结构的数值模拟分析,分析不同吊索斜率及步长对桥梁结构受力的影响。(3)讨论了武汉市四新南路跨总港桥的设计与施工要点,并通过成桥荷载试验对数值模拟分析结论进行验证。最后,作者对异型拱桥的设计提出了针对性的建议。本文的研究对该类桥型的设计、施工以及试验,有很大的指导和借鉴作用。