拱结构因具有造型优美、刚度大和经济效益好等许多优越特性而被广泛应用于桥梁工程和结构工程领域。然而,拱结构也有不足之处,由于其侧向刚度、抗扭刚度非常有限,存在稳定性问题,尤其是拱肋的面外刚度要远小于面内刚度,因此,面外稳定问题更加突出。稳定问题通常分为两类,第一类稳定问题最后归结为求特征值问题,其计算比较简单但由于材料非线性、几何非线性和初始缺陷的影响,第二类稳定问题即极限承载力问题更符合实际。本文首先用解析方法探讨了拱结构的稳定性,推导了圆弧拱面外弹性稳定计算的理论公式,得到拱平面外屈曲的总势能方程。再者,总结了稳定分析的有限元方法,将非线性理论全面引入稳定问题,给出了非线性稳定问题的求解思路与方法;讨论了失稳判别准则和稳定性评价指标;介绍了稳定分析在ANSYS中的实现方法。本文对拱的弹性稳定承载力进行了研究。通过ANSYS有限元软件计算了拱在不同的荷载条件、圆心角、支座约束、侧向支撑等参数下的屈曲荷载。得出拱的面外屈曲荷载随着圆心角的增大而逐渐减小。本文把较大篇幅放在有侧向支撑的情况下,通过设置侧向支撑支撑来保证拱的平面外稳定性,这是因为无侧向支撑的拱的平面外屈曲荷载很小,在实际工程的应用毫无意义,必须设置侧向支撑来提高其平面外屈曲荷载。并考虑侧向支撑的数量对屈曲荷载的影响。当跨中设有一个侧向支撑时两铰圆弧拱的圆心角大于60°时,可以用侧向支撑点到拱角之间的拱段组成的无侧向支撑两铰拱来替换分析,使分析得到简化。在设计中,可以在有侧向支撑时尽量支座设成铰支座,这不仅对平面外屈曲荷载的影响较小,而且铰支座对于施工时的构造要求更易实现。