目前,钢拱结构作为主承力构件已经普遍应用于工程项目中,本文研究的是不带斜腹杆的矩形截面空腹钢管桁架拱结构,通过对其平面内弹性屈曲性能和弹塑性稳定承载性能、平面外弹性屈曲性能和弹塑性稳定承载性能进行研究,总结出一些稳定承载力设计公式,以供实际工程参考。根据桁架截面的受力特点,理论推导了空腹桁架拱的截面刚度,包括拉压刚度、平面内抗弯刚度和平面内抗剪刚度。通过考虑剪切变形的影响,将剪切刚度代入平衡微分方程中得到了空腹桁架拱在均匀压力作用下的平面内弹性屈曲荷载计算公式。参考轴心受压柱的稳定设计方法,通过引入纯压正则化长细比和稳定系数,对有限元模型进行非线性弹塑性分析,建立了拱在均匀受压状态下的平面内稳定曲线。在此基础上,进一步研究了拱在全跨均布竖向荷载和半跨均布竖向荷载作用下的平面内破坏机理、破坏模式和弹塑性稳定承载力。针对整体破坏模式,建议采用整体轴力与弯矩的二项式对压弯荷载作用下的矩形空腹桁架拱进行平面内整体稳定承载力设计验算。通过变化腹杆的刚度研究了不同的局部破坏模式,针对变形和承载性能更为优越的弦杆局部破坏模式,建议采用轴力与弯矩的强度设计公式对剪力最大处的弦杆进行局部承载力验算。采用理论推导的方法得到了空腹桁架拱的截面刚度,包括平面外抗弯刚度、平面外抗剪刚度和抗扭刚度。在实腹式拱的平面外弹性屈曲理论基础上,采用数值拟合的方法,分别得到了空腹桁架拱在均匀压力、均匀弯矩作用下的平面外弹性屈曲荷载数值解。参考轴心受压柱的稳定设计方法,通过引入纯压正则化长细比和纯弯正则化长细比,对有限元模型进行非线性弹塑性分析,分别建立了拱在均匀受压和均匀受弯状态下的平面外稳定曲线。在此基础上,进一步研究了拱在全跨均布竖向荷载和半跨均布竖向荷载作用下的平面外整体弹塑性稳定承载力。建议采用整体轴力与弯矩的二项式对压弯荷载作用下的矩形空腹桁架拱进行平面外整体稳定承载力设计验算。