近年来,我国经济快速发展,国内城市化水平不断提高,在之前几十年的发展历程中,为能更好适应国内经济发展速度及人民对高水平生活的要求,我国地表建筑呈现了从单层、双层、多层、高层、超高层的发展态势。城市道路也由双向两车道向四车道、六车道发展,地面道路向立交桥道路、高架桥道路等方向发展,但与此同时城市问题也更加凸显,城市中交通运输压力变大,地面空间可用率下降,人均绿化率减少,有效开发与利用地下空间是解决上述问题的有效方式。管幕工法以其不中断交通、能有效控制地层变形、施工安全简便、无需管线改迁、对环境影响小等优点常被工程中所应用。城市中地下结构施工时,对沉降、环境、交通等方面要求较为严格,而管幕工法也能满足工程要求,因此该工法的应用在城市地下空间浅埋暗挖工程中成为一种趋势。本文以传统管幕工法为基础,对该结构提出了一些新的想法,并将传统管幕工法进行改进,这种改进后的新型工法称为管拱肋梁工法。管拱肋梁工法设计时主要考虑到其多在城市浅埋隧道中应用,因此对于其施工造成的地表沉降及结构受力成为主要研究的方面。本文通过查阅大量相关文献和收集国内外施工案例,并对这些案例进行研究分析,掌握了传统管幕工法的受力特征及优缺点,同时针对其不足之处提出改进的方面并制定了本论文的研究路线。本文通过对管拱肋梁工法的传力路径进行分析,及采用数值模拟软件Flac 3D对该工法进行了施工模拟,来探究其肋梁受力形式及影响地表沉降的原因,为后续实际应用时提供一定的借鉴,主要研究内容如下:(1)通过对国内外传统管幕工法及管拱技术资料的收集及分析,确定管拱肋梁结构的整体形式,并针对其结构形式进行受力分析,研究该结构的传力路径即作用机理,并对该工法地层适用性、施工经济性及结构优缺点等方面进行分析讨论。(2)根据公路隧道设计规范中单向行车隧道的各部分宽度及高度要求设计并、绘制隧道结构净空断面图,同时对设计断面中各结构部分进行布置,其中包括钢管选型、相邻钢管净间距、锁口选择及肋梁间距的选择等方面,并针对锁口部分提出了一定改良措施。文中拟以单向两车道的净空断面为一种工况进行结构设计及数值计算,并通过推出的适用于公路隧道中矩形型钢混凝土梁承载力公式及裂缝计算公式对肋梁处进行截面设计及配筋,确定一套管拱肋梁结构的整体设计方法。(3)为研究如何减小施工造成的地表沉降,本文通过改变其中四个施工因素来对管拱肋梁工法施工沉降问题进行分析讨论,分别是钢管直径、相邻钢管净间距、肋梁间距及改变隧道内部土体开挖方法。通过单一变量的原则分别进行了数值模拟计算,以研究各因素与地表沉降值之间的关系,为以后实际应用提供一些解决问题的思路。(4)针对管拱肋梁工法施工方面进行介绍,其中包括前期顶管工作及后期隧道内部土体开挖的作业。作为支护结构一体化的产物,其防水问题也是重中之重,该结构通过设置防水系统及排水系统两层保护,分别通过优化锁口部分提高防水性能和设置导水管、导水槽及排水沟建立排水系统阻挡外部水体流入,在施工及施工结束后不会发生渗水现象,保证该结构正常运营。本文通过对以上各部分的研究,较为完善的讨论了管拱肋梁工法的适用性分析、整体设计、施工及沉降控制方法,希望本文的研究成果能够为今后实际应用时提供一定的参考价值。