随着我国交通与建筑行业的飞速发展,既有拱桥与拱形建筑结构受基础条件、外部环境、使用荷载等的影响下,会出现不同程度的拱脚不均匀沉降,导致拱附加内力增加,影响其原有功能,严重时可能会出现失稳破坏,对国民经济和人身安全造成严重威胁。为探讨基础不均匀沉降对拱稳定性的影响,本文借助近年来在各个研究领域应用广泛的3D打印技术,以3D打印拱作为研究对象,采用理论推导、模型试验和数值分析等手段,系统展开了以下研究:（1）拱脚不均匀沉降下拱的非线性平衡方程的理论推导与求解。推导从圆弧拱的几何关系入手,根据最小势能原理,推导了在拱顶集中荷载作用时拱脚不均匀沉降情况下拱的非线性平衡方程,求解方程得到了拱弯矩、径向和轴向的位移分布,通过隐式方程法求解得到了失稳极值点以及非线性失稳路径,分析了不均匀沉降对拱非线性失稳行为的影响。（2）3D打印拱的成型与试验加载系统的研发。3D打印圆弧试验拱模型采用ABS-M30打印材料为原材料,利用3D打印机进行试件打印。此外,设计了一套全新的加载装置,包括可控制拱脚沉降的支座系统。本款加载装置可以调节支座来改变拱脚的变位形式,如拱脚的竖向变位等,并通过数据采集装置实时采集3D打印拱的荷载-位移曲线,记录加载全过程中3D打印拱的失稳平衡路径。（3）拱脚沉降下3D打印拱的非线性稳定性试验研究。通过基本力学性能试验得到3D打印拱材质的基本力学参数,并采用NDI Optotrak三维测量系统对3D打印拱加载全过程进行了实时测量,得到了不同拱脚沉降量与几何性质下3D打印拱的平衡路径以及失稳上极值点和下极值点。（4）拱脚沉降下3D打印拱的非线性数值分析。通过有限元分析软件ANSYS创建了各试验工况对应的有限元模型,得到各工况下的荷载-位移曲线,同时结合试验结果和理论结果进行了对比分析,发现理论、试验与有限元分析结果三者基本拟合,验证理论推导结果的精确性、试验数据与有限元分析结果的可靠性,进一步通过参数分析了拱脚沉降量、矢跨比和长细比对3D打印拱稳定性的影响。