本文基于一种新型钢拱的两种不同形式—平面板管连接式钢圆弧拱和倒三角形截面板管连接式钢圆弧拱展开研究,采用理论推导和有限元数值模拟相结合的研究方法,对板管连接式钢圆弧拱在平面内的弹性稳定和弹塑性承载力进行研究,分析了剪力对拱破坏模式的影响,建立了两种不同截面类型钢拱的平面内稳定承载力设计方法供实际应用参考,具体研究内容如下:(1)采用ANSYS建立有限元模型,并根据结构的特点,选取合适的单元、材料本构关系和分析方法;弹塑性分析中,不仅考虑了几何非线性,还考虑了几何初始缺陷的影响。通过对比壳单元和梁单元两种单元的分析结果,验证梁单元有限元模型的有效性。(2)基于基本的力学原理,理论推导了板管连接式钢拱的截面抗弯、抗压和抗剪刚度。基于拱平面内的经典弹性屈曲理论,在考虑截面剪切变形的影响下,推导了两端铰接的板管连接式钢圆弧拱的平面内弹性屈曲荷载公式,针对不同几何参数的拱,将有限分析结果与弹性屈曲荷载公式结果进行了对比验证。(3)根据钢结构稳定理论,理论推导了在板管连接式钢拱发生整体弹性屈曲之前,避免连接板失稳和弦杆局部失稳的限制条件,并用有限元结果进行了验证。(4)借鉴轴心轴压柱的设计方法,通过引入正则长细比和稳定系数,并基于大挠度弹塑性分析的数值结果,建立了两种不同类型的板管连接式钢拱的稳定曲线,并给出了承载力设计公式;在此基础之上,建立了压弯状态下板管连接式钢拱发生整体弹塑性屈曲时的承载力设计公式。(5)通过数值模拟,全面分析了板管连接式钢拱在考虑剪力作用时,钢拱发生各种局部破坏的特点;在综合考虑承载力、变形和结构刚度的基础上,针对其中一种局部破坏,提出了相应的强度设计公式,并与有限元结果进行了对比。