拱结构的存在时间之悠久,在实际工程中也是承载能力强、造型漂亮美观、跨度比较大等诸多优点,在工程领域如桥梁以及地铁隧道开挖支护、水坝等方面有着广泛应用。在桥梁方面目前最有代表性的是属钢管混凝土拱桥了,自从第一座钢管混凝土拱桥在国内建成,到目前其已经作为一种新兴的桥梁结构形式在我国得到了快速发展,其中跨度最大的钢管拱已超过500米,跨度超过200米的已经非常多了。拱结构的发展速度很快,不断有新的施工方法和桥型出现。但与如此广泛的应用和建造速度相比,专门关于拱桥的各种规范和工艺、设计标准,以及理论研究还没有跟上,因此开展拱桥更深入的研究十分迫切和必要。本文以拱结构的矢跨比为研究对象,研究不同矢跨比对拱结构受力性能的影响,具体内容如下:(1)不同矢跨比拱结构有限元模型建立及静力分析。采用大型通用有限元软件Midas-civil分析拱结构的静力性能,其主要分析步骤包括在保持跨径、基本截面形状、材料参数等参数不变的条件下,建立多个不同矢跨比的有限元模型,分别施加相同荷载、求解和后处理四个阶段。不同矢跨比对拱结构的内力、弯矩、位移有了清楚认识,有限元模型的建立既是后续分析的基础,也是对后面理论分析的结论验证。(2)利用虚功原理和广义变分原理推导了固支边界条件和竖向均布荷载作用下抛物线拱的计算表达式,围绕位移-荷载-内力-不同矢跨比四者的关系,通过系统总能量方程的变分求得拱的轴向、竖向平衡微分方程,建立了抛物线拱屈曲前和屈曲时作用荷载和轴向压力的关系以及竖向位移之间的表达式,重点研究了不同矢跨比对抛物线拱结构的面内屈曲特性影响,以及对拱结构屈曲时的路径变化及相应的内力的影响。并做出了各不同深浅参数下的荷载-位移、荷载-内力图。