钢管混凝土拱桥作为重要的交通基础设施,一旦发生失稳破坏将造成巨大的财产损失和社会负面影响,因此,保证钢管混凝土拱桥结构的稳定性安全性至关重要。本文以合山红水河钢管混凝土拱桥为工程背景,从“材料层面”、“构件层面”和“结构层面”对钢管混凝土拱桥的材料本构关系、构件和结构的稳定承载力开展了系统的研究。研究成果对类似钢管混凝土拱桥结构的设计及后期结构的优化具有一定的参考意义。主要研究内容及研究成果如下:(1)考虑受力过程中轴向压缩变形和侧向挠曲变形对钢管混凝土构件两端距离改变量的影响,同时引入“弦割法”自适应调整迭代参数,提出了改进的纤维模型法。结合轴压和偏压试验数据库,计算了荷载-变形曲线，·并通过与传统的纤维模型法对比,验证了本文建立的改进纤维模型法的合理性、优越性和适用性。(2)建立了圆钢管混凝土构件的材料本构关系修正模型和承载力失效判据。首先,考虑钢管混凝土中钢管在不同受力状态下具有不同的力学表现,修正了钢管的本构模型;然后,依据大批量试验数据,通过回归分析建立了核心混凝土峰值应力、残余应力段系数和套箍作用折减系数的表达式,据此建立了核心混凝土的修正本构模型。进一步地,依据承载能力极限状态,并充分考虑不同类型钢材力学性能指标不同,建立了圆钢管混凝土构件的自适应承载力失效判据。在此基础上,依据本文的改进纤维模型法,计算了圆钢管混凝土轴压、偏压和纯弯构件的极限承载力和荷载-位移全过程曲线。最后,通过与大批量试验数据、搜集的圆钢管混凝土材料本构关系和构件失效判据进行对比和分析,验证本文建立的圆钢管混凝土材料本构关系和构件承载力失效判据的精度及适用性。(3)研究建立了具有较高计算精度的圆钢管混凝土构件的抗弯承载力计算模型。首先,分析了钢管混凝土受弯构件塑性发展系数的影响因素,并利用传统的纤维模型法,通过回归分析建立了圆钢管混凝土构件的塑性发展系数模型,据此建立了圆钢管混凝土构件的抗弯承载力计算模型。然后,基于纯弯试验数据库,与搜集的规范中的计算模型进行了对比分析,验证了本文模型具有最高的计算精度。进一步地,引入稳定性影响,利用改进的纤维模型法,通过回归分析建立了圆钢管混凝土构件的齐次广义屈服函数。最后,利用齐次广义屈服函数计算构件的承载力,计算结果与试验结果吻合良好,验证了本文建立的齐次广义屈服函数的精度和合理性。(4)利用线弹性迭代方法——弹性模量缩减法分析了钢管混凝土拱桥的稳定承载力。首先,利用本文建立的齐次广义屈服函数,建立了钢管混凝土拱桥稳定承载力分析的线弹性迭代方法——弹性模量缩减法,并通过与模型试验拱的对比分析,验证了本文方法具有较高的计算精度、计算稳定性和计算效率。然后,以合山红水河钢管混凝土拱桥为背景进行工程实例的应用分析,开展了全桥主要荷载工况下的受力性能分析和温度荷载工况下的参数分析,研究结果可为类似钢管混凝土拱桥结构的设计参数取值提供参考。最后,基于本文建立的齐次广义屈服函数,利用弹性模量缩减法分析了合山桥在基本荷载组合下的稳定承载力,从而评估了该桥在构件和结构两个层面的安全性,为后续结构优化奠定了基础。