本课题来源于国家自然科学基金青年项目，以钢管混凝土拱桥为研究对象，采用理论推导、数值模拟和试验研究的方法对其病害机理及其对承载能力的影响进行了深入研究。采用"等效紧箍力"的方式对钢管混凝土的本构关系进行了修正，提出了钢管混凝土界面粘结－滑移本构关系的简化模型，从而建立了考虑脱空影响的钢管混凝土拱桥三维有限元数值计算模型，深入分析了脱空对其受力性能和极限承载能力的影响。分别设计了多组不同脱空率的桁式和哑铃型构件模型试验，对本方法数值模拟结果的正确性进行了验证。根据钢管混凝土的密闭特性，提出采用B3 模式的基本徐变来预测钢管混凝土的徐变，并采用预处理的共轭梯度法对B3 模式的基本徐变表达式进行Drichilet 级数拟合，建立了徐变效应计算的递推公式。本项目深入研究了钢管混凝土拱桥常见病害对其极限承载能力的影响，为服役期钢管混凝土拱桥的承载能力评估和病害诊治提供了理论基础。

    主要研究内容及成果如下：
    1.按"等效紧箍力"与轴压紧箍力的比值对套箍系数进行修正，得到了改进的考虑偏心影响的钢管混凝土本构关系。提出了钢管与核心混凝土粘结－滑移本构关系的简化模型，并采用该模型，通过在钢管与混凝土之间设置弹簧单元来模拟界面之间的粘结程度，在大型通用有限元软件ANSYS平台上实现了考虑脱空影响的钢管混凝土拱桥受力全过程仿真分析。
    2.设计制作了多组钢管混凝土桁架试件，对其粘结界面进行了不同程度的处理，分别进行了钢管内壁抹油脂和刮毛处理的对比试验，考察其对钢管混凝土界面粘结性能的影响；为了研究高度脱空率对钢管混凝土桁架结构极限承载力和结构刚度的影响，还进行了考虑完全粘结和高度脱空率为20%的对比试验；在试验研究的基础上，对圆形钢管混凝土桁架的荷载-变形全过程进行了深入研究，建立了钢管混凝土桁架的非线性有限元计算模型并与试验结果进行了对比分析，验证了本课题提出的考虑脱空影响的钢管混凝土结构受力全过程分析方法的正确性。
    3.根据钢管混凝土的密闭特性，提出采用B3模式的基本徐变来预测钢管混凝土的徐变。并采用预处理的共轭梯度法对B3模式的基本徐变表达式进行了Drichilet级数拟合，建立了徐变计算的递推公式。然后通过UPFs二次开发技术，在大型通用软件ANSYS上通过自定义徐变模式的方式，实现了钢管混凝土结构徐变效应的计算。
    4.提出了钢管混凝土界面脱空率和高度脱空率的概念。研究了脱空率对不同含钢率、不同矢跨比以及不同荷载作用方式钢管混凝土拱肋受力性能的影响。并以三山西大桥、丫髻沙大桥及桂江大桥为实例，研究了脱空对桁式及单圆管钢管混凝土拱桥极限承载力的影响。结果表明，脱空将明显降低桁式钢管混凝土拱桥的极限承载力。但脱空基本不影响单圆管钢管混凝土拱桥的极限承载能力。