目前,由于管幕结构的广泛应用,大大提高了地下工程施工的安全性及有效性,管幕结构具有施工噪声小、地表沉降量小、不需要进行道路改建及管线调整、适用于多种土体等优点,被许多国内外大跨度地下结构广泛应用,并且获得了较好的经济效益和社会效益,管幕结构已成为大跨度地下结构的有效程围护结构之一,并且具有广泛的应用与研究前景。本文针对管拱肋梁技术工法的结构受力特点,分析了不同钢管截面形状的抗弯承载能力,综合确定采用矩形截面钢管作为纵向构件;采用有限元法对多种工况进行数值模拟,研究了不同埋深及跨度下管拱肋梁结构的变形特点;并设计了适用于管拱肋梁结构的肋梁架设设备。主要研究内容如下:（1）参考国内外管幕结构的设计参数与研究成果,分析确定了管幕断面布置形式、钢管截面形状及尺寸,确定出管拱肋梁结构布置形式。（2）设计对比了外侧锁扣内侧焊接钢板与中部锁扣内侧焊接钢板两种钢管幕横向连接形式的承载力,并通过改变方形钢管边长、钢管壁厚、焊接钢板厚度探究不同参数对钢管幕横向连接刚度的影响程度,确定了结构采用外侧锁扣内侧焊接钢板的横向连接形式。（3）采用“荷载-结构”计算模型对多种工况下的结构变形进行对比分析,最终确定了不同埋深及跨度下钢管幕截面尺寸及肋梁架设间距的合理取值范围,并优化了管拱肋梁结构布置形式。（4）针对肋梁的施工工艺要求,确定了肋梁施工设备总体方案,对行走底盘的稳定性进行了受力分析及失稳状态验算;对机械臂中的大臂、小臂进行结构设计计算及校核,绘制了总体布局图。（5）对肋梁施工设备的机械臂液压缸、举升平台液压缸、调平液压缸、液压马达等执行元件进行设计计算并绘制了液压控制系统原理图。