随着我国城市人口的快速膨胀，轨道交通越来越受青睐，轨道交通结构也得到了大力发展。U型梁因具备噪声影响小、外形美观、造价经济等优点而较其它结构形式更能满足人们对城市交通系统环境的综合要求，是近年来发展起来并在国内外得到快速应用的一种新的结构形式。双线U型梁在我国尚无研究和应用案例，国外虽有应用但相关研究的公开报道很少，在设计理念、截面优化、全寿命成本和快速化施工等方面存在改进空间。因此，本文针对双线U型梁设计进行优化与分析研究，主要研究工作如下：　　首先，根据《地铁设计规范》的要求确定双线U型梁的界限及截面形式，并选取底板厚度、高跨比等几何参数进行敏感性分析，从而评估其对结构变形和内力分布的影响；　　在此基础上，针对双线U型梁的横向受力特点提出三种截面改进方案，并应用梯度寻优和子问题逼近方法分别进行优化设计和对比分析。结果表明：在中腹板上缘设置疏散平台的三腹板双线U型梁的造价比配置横向预应力的方案降低2.9％，比设置横隔板的方案降低5.4%。此外，其应力分布更加均匀，景观性较好，便于预制和拼装；相对于高架桥常用的其他截面形式，采用双线U型梁可使上部构造的体积降低13.5%以上、造价降低7.8%以上；　　最后，针对材料价格不是一成不变的、不同区域可能采用不同的跨经以及采用新型材料这三种情况，展开多元化优化分析，进一步探讨当设计参数发生变化时对优化设计方案的影响，从而为日后双线U型梁的设计提供更多技术参考。