南水北调中线工程作为一项特大型的跨省市、跨流域调水工程，在新世纪的水利建设和国民经济发展中具有重要的战略地位。预应力下承式空腹桁架拱渡槽在总干渠排水建筑物中被广泛采用，其结构设计和安全可靠性是一个非常重要且值得深入研究的问题。 本文结合南水北调中线工程，对下承式空腹桁架拱排水渡槽的特点、结构计算以及结构的可靠性进行了较全面研究。首先通过对常用渡槽结构型式的对比分析，阐明该渡槽是一种可在软弱地基上修建的、能满足大跨度、大流量要求、适用于南水北调中线工程的排水建筑物，然后运用有限元分析程序Super Sap93对桁架拱空间结构进行了受力分析。 桁架拱结构是一个高次超静定的复杂三维结构，构件的功能函数没有明确表达式。比较基于有限元分析的可靠度数值模拟方法(蒙特卡罗法、响应面法)和随机有限元法，认为响应面法(RSM)可较好地解决此类结构的可靠度分析问题。利用此方法，在对渡槽常遇荷载的不确定性分析和抗力不确定性分析的基础上，结合结构分析的确定性有限元法(FEM)及可靠度计算的一次二阶矩法(FORM)，对桁架拱结构主要受力状态构件进行了可靠度分析，从而对结构的可靠性进行了评价。 计算结果表明，结构可靠度达到了目标可靠指标的要求，并有一定的安全储备，结构是安全可靠的。而本文的研究工作对南水北调中线工程其它排水建筑物的设计和可靠性研究也具有一定的借鉴意义。