为研究出最高防撞等级为HA级的新型截面混凝土刚性车辆约束系统（简称:混凝土护栏），本文首先利用有限元方法，根据国内最新护栏安全性能评价标准中HA级的碰撞条件，创建初始设计混凝土护栏有限元模型，创新性地通过形貌优化方法解决混凝土护栏截面不合理的问题，根据形貌优化的特点确定混凝土护栏形貌优化流程，对传统混凝土护栏以最大压力最小化的收敛准则下进行了形貌优化分析，最终获得了一种轨道式滑动摩擦吸能导向的护栏截面形貌优化构型，为国内设计护栏提供了一种新构思，为优化出一种HA级混凝土新型护栏提供了依据;接着，对得到的最优的新型混凝土护栏截面形状加以工程应用，得到了两种整体式护栏、两种非整体式护栏和一种改造后护栏，共五种新型护栏，分别是“三挡”式新型混凝土护栏、“二挡”式新型混凝土护栏、“三挡”式桥梁混凝土护栏、“二挡”式桥梁混凝土护栏和“二挡”式改造后新护栏。其中“三挡”式混凝土护栏的安全防护等级为HA级，“二挡”式混凝土护栏的安全防护等级为SS级。　　对正交试验设计方法进行了研究，并用该方法对推广得到的五种新型截面混凝土完成了尺寸优化，最终确定各护栏形式在相应安全等级要求下的最优截面尺寸组合，通过对最优结果进行仿真分析，验证分析确定了在最优尺寸下新型截面混凝土护栏的可靠性。　　通过研究得到的结论有:①应用形貌优化方法获得了多挡坎式的新型混凝土护栏的截面形状;②对形貌优化得到的最优截面形状加以工程应用得到了五种不同组合形式的新型混凝土护栏。③利用正交实验方法对五种不同的新型混凝土护栏的尺寸进行了尺寸优化，获得最佳尺寸组合的新型混凝土护栏，并对该护栏进行安全性能评价，结果表明:优化后护栏结构有很好的阻挡车辆爬升和引导正常导向功能，同时保障了车内乘员的安全性。