空腹石拱桥是我国普遍采用的一种古老的桥梁结构形式，在20世纪50～80年代按照部颁标准设计图修建了大量的该类桥梁，随着时间的推移和荷载、运量的增加，该类结构出现了不同程度的病害，特别是空腹石拱桥的腹拱开裂现象普遍。本文以湖南浏阳某3×20m空腹石拱桥为工程背景，结合荷载试验和承载能力评估，对其腹拱开裂问题进行分析研究，主要完成了以下几个方面的工作： 1.基于MIDAS平面梁单元，建立了“不考虑拱与拱上联合作用的单腹拱模型”和“考虑拱与拱上结构联合作用的全桥模型”，分析了主拱与拱上结构联合作用对腹拱受力的影响。 2.基于ANSYS平台和实体单元，建立腹拱分别为固结和平铰的全桥有限元模型，考虑拱与拱上结构联合作用、桥面系刚度等影响完成了多工况荷载分析。 3.组织并完成背景工程的现场荷载试验，通过试验和理论分析，按桥梁设计规范对其承载力和安全性进行了评估； 4.理论分析表明：采用平铰构造，能大幅度改善腹拱的受力状态，考虑了桥面刚度贡献后的腹拱拉应力基本控制在材料极限值范围内；而腹拱完全固结时，腹拱拱脚和拱顶区域的拉应力均超过材料极限，腹拱必然开裂。 5.通过理论分析和试验研究手段，从全桥结构受力变形特征和裂缝形态及其发展等方面验证了采用砂浆垫层实现平铰构造的工艺将使最终结构更趋近于腹拱固结模式，而非平铰模式。 本文的结论可供同类桥梁结构病害分析和加固设计参考。