近些年我国公路基础建设发展迅速,一大批长大公路隧道即将修建。仰拱作为隧道支护结构中的重要组成部分,可以大大提高隧道的整体稳定性。同时预制结构已逐渐成为社会发展的方向,因此,研究公路隧道预制仰拱结构结构型式及其受力特征具有重要的理论意义和工程实践价值。本文以甘肃省某钻爆法公路隧道作为工程依托背景,采用资料收集、数值模拟、室内试验等综合研究方法,对钻爆法公路隧道预制仰拱结构型式进行优化设计,并对其结构受力特征进行研究。获得的主要研究成果如下:（1）整理收集国内外不同隧道预制仰拱结构的应用案例,总结设计出两种适用于钻爆法公路隧道的预制仰拱结构型式。通过在结构型式特点、施工速度、排水能力等方面进行综合比选,得出箱型预制仰拱为较为合适的预制仰拱结构型式。并提出一套目前技术可行性高的钻爆法公路隧道预制仰拱结构设计体系。（2）采用室内相似模型试验与数字照相量测技术相结合的方法,研究了该箱型预制仰拱结构承载力以及其在荷载作用下的破坏形式及稳定性问题。得出预制仰拱破坏大致分为加载致密、弹性变形、塑性破坏3个阶段。竖向压力产生的拉张破坏作用是预制仰拱裂隙发展的主要原因,预制块接缝处以及各个预制块中柱转角处是预制仰拱结构最为薄弱的部位。（3）通过建立精细化模型对箱型预制仰拱结构在不同分块、厚度、埋深、螺栓强度条件下受力特征规律进行研究。得出箱型预制仰拱结构上表面易受拉破坏,两端底部、各个预制块中柱转角处、接缝部位为结构薄弱部位,与试验结果相一致。通过将不同参数对仰拱结构的影响进行比选,最终认为7分块、上部厚度20cm,下部厚度40cm、1.2m幅宽、8.8级高强螺栓的箱型预制仰拱结构型式最为合适,并提出箱型预制仰拱的现场设计施工方案。（4）利用Flac3d数值模拟软件对箱型预制仰拱与上部支护结构共同受力作用进行研究,归纳总结不同埋深、喷射混凝土厚度、二衬厚度、开挖方式对于围岩和整体支护结构的位移和受力影响规律。得出不同埋深、开挖方式对于围岩以及支护结构影响较大,不同喷射混凝土厚度、二衬厚度对于围岩以及支护结构影响较小。其中在围岩条件较差、埋深较大情况下,隧道采用CRD工法是减小围岩、支护结构破坏以及变形较好的开挖支护方式。该论文有图76幅,表24个,参考文献104篇。