索拱结构是索和拱杂交形成的新型预应力结构形式,通过在纯拱结构中合理布置预应力索,充分发挥拱体的受压性能和索的受拉性能,改善结构的受力性能,并且索的存在可以限制拱体的变形,提高结构的刚度。本文对一种新型索拱结构—V形腹杆内凹式索拱结构进行了研究。首先根据拉索与撑杆连接节点的形式及施工张拉阶段下部各段拉索索力是否相同将该新型索拱结构分为三类:一次张拉型(各段索力相同)、多次张拉型(各段索力不同)和滑动型。对于一次张拉型索拱各段拉索在施工张拉阶段索力相等,在荷载作用下索力不再相等,此结构施工张拉较为方便,对于多次张拉型索拱在施工张拉及荷载作用阶段索力均不相等,对于滑动型索拱拉索与撑杆的连接节点通过滑轮连接,保证拉索的滑动性,索力在施工和使用各阶段均相等,该结构相较与其他索拱结构受力性能较差,本文不做重点研究。分别建立了不同矢跨比多次张拉型和一次张拉型索拱结构及相应的纯拱结构有限元模型,分别对其强度、刚度、支座水平反力和稳定性进行了对比研究,结果表明,索拱结构的力学性能均优于相应的纯拱结构,多次张拉型索拱结构的力学性能优于一次张拉型索拱结构。本文提出一种新的施工张拉模拟方法—基于优化算法的施工张拉模拟方法,应用该方法对三种典型的预应力结构进行了施工张拉模拟,并与张力补偿法计算结果进行比较,得出该方法和张力补偿法均能在满足所设定的误差精度条件下进行施工张拉模拟,但优化法速度更快。应用该方法对本文第二章的矢跨比0.3的多次张拉型索拱结构进行了施工张拉模拟,计算结果显示,该方法可在满足误差要求的条件下对该类型索拱结构进行施工张拉模拟。对V型腹杆内凹式索拱结构进行了实验研究,分别建立了纯拱、一次张拉型、滑动型和多次张拉型索拱实验模型,由实验结果可以得出:实验测量值与理论计算值基本吻合,说明计算模型假定合理,可以准确地模拟结构的实际行为。滑动型索拱结构的力学性能与纯拱结构相比并没有改善。索拱结构的刚度和受力性能均优于纯拱结构,半跨荷载对结构的受力和变形更为不利,拉索预应力大小对于结构的刚度、强度和稳定性有一定影响。