洪水、地震、泥石流等自然灾害和撞击、暴恐、战争等突发事件下,桥梁往往发生损毁现象,继而导致交通网络的中断,利用抢修器材开展损毁桥梁抢修是应急保通的主要手段之一。铁路桥梁以中小跨度简支梁为主,当前用于铁路中小跨桥梁梁部应急抢修的主要为六四式铁路军用梁、拆装式桁梁和铁路便梁三种应急钢梁,三种应急钢梁均有各自适用的拼组架设方法,但存在连续多孔抢修架设困难、不同种类钢梁应急混用架设方法不易、应急保障时效慢等问题,不能满足未来新形势下铁路桥梁应急保通需求。为此,基于三种类型应急钢梁结构特点,借鉴吸收当前铁路桥梁先进架设技术,提出了一种铁路中小跨应急钢梁通用运架装备—运架机,集运输和架设功能于一体,可用于多跨钢梁连续抢修,具有架设速度快、环境适应性强等特点。本文提出了运架机结构总体方案和作业方法,归纳了典型作业工况,开展了主梁结构性能、动力特性分析,进行了主梁轻量化设计,并对优化前、后的主梁结构性能进行了对比研究。具体工作如下:（1）分析了适用于铁路中小跨桥梁应急保通的三种应急钢梁技术条件、结构特点和组装方式,在此基础上,提出了运架机结构总体方案和施工作业方法。（2）归纳分析典型作业工况,利用ANSYS有限元软件建立运架机主梁有限元模型,进行主梁强度、刚度、屈曲稳定性和动力特性分析,确定了主梁最不利工况。（3）把响应曲面分析技术带到了主梁截面尺寸优化研究中,选定主梁截面中对质量影响较大的设计参数作为设计变量,以最不利工况下主梁强度、刚度为约束条件,主梁总质量为目标函数,拟合响应曲面并分析各个设计变量的灵敏度,在此基础上采用MOGA算法对模型进行变量优化和对比,在保证主梁强度和刚度满足要求的前提下,得到了主梁截面。（4）基于主梁优化截面,进一步运用变密度法对主梁腹板进行了拓扑优化,得到主梁腹板无效材料去除大概趋势,在此基础上,对其进行外形优化,得到主梁优化后形状,然后以主梁屈曲特征值为研究对象,探究主梁腹板开孔形状、大小以及开孔补强措施,确定了主梁腹板开孔方案。（5）针对主梁最终优化方案开展数值模拟分析。并对主梁优化前后各工况下强度、刚度、屈曲稳定性和动力特性分析进行了对比研究。