随着我国经济建设的大发展,建筑土木业得到了充分的发展,大跨度桥梁已经变得越来越普遍。抛物线型拱桥作为一种常见的拱桥,其承载能力稳定性近年来越来越受到关注。本文以工字型铝合金固接抛物线拱作为研究对象,采用理论推导、数值模拟、试验分析三方面来探究抛物线拱桥的平面外失稳机理,具体研究内容如下:(1)采用能量法,基于卡式定理和力法方程,在直角坐标系下建立拱顶集中力作用下固接抛物线拱模型,提出了考虑剪切变形的抛物线拱屈曲失稳前弯矩和轴力计算公式。采用Rayleigh-Ritz法,提出采用幂级数形式的面外位移函数和面外转角函数来构建拱顶集中力作用下固接抛物线拱平面外失稳能量方程,进而求解得到了固接抛物线拱在拱顶集中力作用下平面外失稳临界屈曲荷载解析解。(2)通过建立有限元模型,将数值模拟计算结果与理论计算结果进行对比,验证了拱顶集中荷载作用下固接抛物线拱屈曲失稳前弯矩和轴力计算公式的正确性,理论分析了剪切变形对抛物线拱屈曲失稳前弯矩和轴力的影响;并验证了固接抛物线拱失稳临界力理论推导公式的正确性,理论分析了剪切变形对抛物线拱失稳临界荷载的影响。(3)对6063铝合金材料进行拉伸试验,实测了其弹性模量、抗拉强度、屈服强度等材性参数;在有限元模型试算结果的基础上,设计了能嵌入工字型截面、可调矢跨比、可调跨径的固接支座;设计了加载系统、位移测量系统,进而完整地设计了拱顶集中力作用下固接抛物线拱平面外失稳试验。(4)对12根不同类型的抛物线拱模型进行了加载试验。实测了拱顶集中力作用下固接抛物线拱平面外失稳试验的荷载位移曲线、荷载应变曲线、面外失稳模态、扭转角、面外失稳临界荷载。将试验的测试结果与理论计算值、有限元模拟值进行对比,从而验证本文提出的理论方法的正确性。(5)通过建立132组有限元模型,分析了工字型截面高度、长细比、截面类型、不同荷载位置、不同荷载形式等参数对拱顶集中力作用下固接抛物线拱平面外失稳临界荷载的影响,从而系统地揭示了固接抛物线拱平面外失稳的一般性机理。