新型双钢板组合沉管隧道结构在承载能力、变形能力、抗冲击爆炸性能、防水性能、施工效率等方面表现优异,适用于大型海底隧道。本论文对该结构的弯剪受力机理与局部稳定性能等进行了试验研究、数值分析与理论推导,取得的主要研究成果如下:（1）完成了16个三点加载抗剪性能试验,研究了剪跨比、含钢率、隔板布置、界面连接、销栓作用等因素对抗剪能力的影响,分析了裂缝发展与应力状态,明确了主要破坏模式与受力特征。（2）完成了7个四点加载抗弯性能试验,研究了浇筑缺陷、界面性能、局部稳定等因素对抗弯能力的影响,分析了应变应力发展与屈曲变形发展,区分了不同破坏模式,对设计构造提出了建议。（3）基于通用有限元程序MSC.MARC,开发了模拟结构弯剪受力行为的数值模型,为结构分析提供了有效工具。基于模型对界面设置、材料本构、裂缝模拟等内容进行了分析与讨论,进一步开展了参数分析,加深了对结构机理的认识。（4）建立了包含组合桁架、腹板纯剪、销栓作用的多机制抗剪理论模型,采用应力分解方法明确了轴向隔板参与不同抗剪机制的占比与贡献。分析了剪跨比等因素的影响,给出了考虑多机制协同作用的抗剪承载力计算方法,并基于试验、数值计算结果对所提出的模型进行了验证。（5）建立了抗弯理论模型,对局部稳定、弯剪耦合、部分剪力连接等因素进行了分析。分别推导了翼缘多向应力状态在弹性、弹塑性条件下的理论解,发现了双向强化效应并计算了强化系数,提出了考虑多轴效应的抗弯承载力计算方法并进行了验证。进一步,给出了综合考虑稳定、缺陷、强化等因素的设计建议。（6）建立了分析组合加劲板稳定性的理论模型框架,提出了描述加劲板屈曲模态的阶跃级数法,基于能量理论求得了加劲板失稳的弹性屈曲系数高阶精度显示解。建立了加劲板失稳数值模型,通过大量参数分析,给出了考虑中间态失稳的折减系数。通过数值模型对理论进行了验证,并给出了稳定性设计方法。