目前，桥梁结构的损伤评价研究和结构优化设计研究日渐成为桥梁领域研究的热点，特别是桥梁结构反分析理论体系构建问题。本文在前人研究成果的基础上，基于有限元正演模型，运用系统识别原理，结合信赖域近代优化算法，构建了桥梁结构反分析和优化设计的理论体系框架，通过二次编程开发，初步建立了具有开放式特性，能够满足不同工程需要的桥梁结构优化反分析系统。一方面将其成功应用到连续梁桥的动力损伤识别体系中，通过修正全跨的损伤分布拟合曲线，进而实现桥梁结构的损伤识别以及系统研究了该方法体系在桥梁结构参数识别中的应用；另一方面将其成功应用到斜拉桥合理成桥状态下的索力优化设计体系中，积极探讨了中等规模跨径的斜拉桥当是否考虑活载组合效应、结构非线性作用情况下，合理成桥状态下的索力优化设计方案的确定。最后针对引入信赖域优化算法在桥梁结构反分析和优化设计理论中的应用，得到若干值得实践借鉴的结论。 主要研究工作如下： 1．回顾与总结了优化分析算法在桥梁工程结构中的应用，并简要评价了各方法在应用中的优点和不足。 2．论述了桥梁结构反分析和优化设计的基本原理，构建了该理论体系实现的方法步骤，充分运用Ansys软件和Matlab软件中的功能模块，通过二次编程开发，初步建立了具有开放式特性的桥梁结构优化反分析系统。 3．阐述了连续梁桥动力损伤识别的基本原理和方法步骤，将该优化反分析系统应用到相应的数值模拟算例中，通过数值算例的正反分析，证明了本文提出的连续梁桥动力损伤识别和评价体系的合理性和可行性。 4．结合工程实际设计的某斜拉桥结构，阐述了该优化反分析系统应用到斜拉桥合理成桥状态下的索力优化设计的基本原理以及实现的方法步骤，通过与文献中的原设计值进行比较，验证了该优化反分析系统程序设计的有效性、准确性，同时对验证结果进行了深入的分析。