钢管混凝土结构因其抗压强度高、抗震性能突出、施工方便等优点,在工程结构中得到了广泛的应用。然而,在工程实践中,部分钢管混凝土拱桥拱肋内的混凝土由于多种原因往往不能很好地与钢管壁粘结而出现脱空现象,因此,了解和掌握脱空钢管混凝土力学行为成为结构发展中急需解决的课题。本文采用理论分析、模型试验以及有限元仿真计算等研究方法,探索性地完成以下工作,以求研究核心混凝土脱空对钢管混凝土构件力学性能的影响,为后续的进一步研究及今后的钢管混凝土设计、施工和安全检测方法的改进提供基础研究资料。(1)以极限平衡理论为基础,推导脱空钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式,并提出公式的适用范围。(2)完成37根偏心受压脱空钢管混凝土的全过程压缩模型试验。根据试验结果,研究脱空率、偏心率、加载方式、构件长度等参数对构件荷载-应变关系、荷载-挠度关系、套箍作用分布范围、截面应变分布等力学性能的影响;研究偏心受压脱空钢管混凝土极限承载力的宏观规律,并与我国目前的规范计算值进行对比,建立了承载力折减系数与脱空率关系表达式,以及脱空钢管混凝土受压构件短柱极限承载力计算公式。(3)根据现有研究资料,提出偏心受压的脱空钢管混凝土考虑脱空率对套箍作用影响的核心混凝土应力-应变关系;考虑材料非线性和几何非线性,建立脱空钢管混凝土短柱的三维有限元计算模型,采用大型通用计算软件ANSYS进行偏心受压全过程仿真计算分析,并将有限元分析结果与试验结果进行了对比分析。对比分析结果显示,有限元计算值与试验值相差不大,说明有限元模拟脱空钢管混凝土方法正确,为开展脱空钢管混凝土的研究提供了一种有效的分析方法和手段。