悬挂式单轨交通系统是新型轻量化城市轨道交通形式之一,具有安全可靠、快速环保、工程造价低、建设周期短、观光性好以及地形适应能力好等显著优点,在德国、日本等一些发达国家应用比较广泛。我国在悬挂式单轨交通系统的研究和引进仍处于起步阶段,相关的技术标准和设计规范有待建立或完善。轨道梁作为悬挂式单轨系统的重要组成部分和设计技术要点,其结构具有独特性。设计合理规范的轨道梁断面结构和加劲肋布置形式,可为今后悬挂式单轨在国内的引进、规划与发展提供一定的理论参考。本文在分析了国外现营悬挂式单轨系统轨道梁的结构特点、技术参数及设计规范的基础上,以德国小断面轨道梁为原型进行了探索性结构设计,明确了断面结构和相关设计尺寸,并参考国内外现行的设计原则和规范,提出了轨道梁稳定性、强度、结构刚度的校验标准,设计了其作用载荷形式和区域。对轨道梁结构进行简化并分解等效载荷,将梁的变形分解为单跨梁平面弯曲变形和局部变形两部分,分别采用变截面梁力学模型和三边固定、一边自由的弹性矩形薄板模型研究带有不连续加劲肋的梁体弯曲变形问题和直线轨道梁两加劲肋之间走行面的局部翻转变形,在此基础上研究、分析了直线轨道梁不同跨距、加劲肋间距、槽宽及纵向长度、各部分梁板的厚度与轨道梁跨中垂向弯曲变形量和梁体用钢量之间的影响规律以及轨道梁走行面的变形规律。同时,论文重点利用挠度解析式对悬挂式单轨直线轨道梁进行了结构优化设计探讨,即在满足依据相关设计标准和要求而确立的约束条件下,以1km直线梁架桥用钢量重量最轻为目标函数,以箱型梁的各部分板厚、走行面宽度、断面内高、内宽与加劲肋间距及纵长等作为设计变量,对轨道梁结构尺寸和加劲肋布置形式进行了优化设计。基于蒙特卡洛模拟法,提出了轨道梁的结构优化方案并设计了优化流程,利用Matlab GUI作为开发平台设计了轨道梁结构优化系统,可通过自主输入优化指标来实现轨道梁结构参数的优化,更加快捷方便地获得初步设计结果,为悬挂式单轨交通的工程应用提供依据和参考。