随着社会经济的快速发展和城市建设步伐的加快,城市可用空间越来越小,有限的地上空间已经无法满足社会经济发展的需求。因而,加大开发地下空间已成为城市建设的重要途径。地下空间的开发利用中大空间、大规模地下结构的应用日益增多,由于拱结构截面弯矩较小,可以充分利用混凝土抗压的能力,所以拱轴线的合理选形就成为有效利用地下空间的重要问题。本文基于曲梁平衡微分方程分析了地下拱结构在不同荷载作用下的内力,并对浅埋大跨地下拱结构合理拱轴线进行理论推导及数值模拟,得出浅埋荷载作用下合理拱轴线形式,改善了拱结构受力状态。具体研究工作如下:　　1.基于平衡条件推导出无铰拱在竖向荷载、水平向荷载、填土荷载以及浅埋荷载作用下的合理拱轴线微分方程,并考虑拱圈自重对合理拱轴线微分方程的影响进行了修正。　　2.对填土荷载作用下合理拱轴线微分方程进行数值求解,验证其数值解的正确性,并求解出浅埋荷载作用下合理拱轴线微分方程的数值解。　　3.运用SAP2000及ABAQUS有限元分析软件分别对相同参数下的抛物线、椭圆、悬链线、圆弧以及本文所得合理拱轴线进行内力计算和分析。通过内力对比分析验证了本文所得合理拱轴线的合理性。　　4.通过迭代法对圆弧形拱轴线进行优化分析。其结果与本文所得合理拱轴线拟合曲线内力进行了比较,提出了合理拱轴线的近似最优解。　　本文所得合理拱轴线受力均匀、算法简单,对实际工程有重要的指导意义。