近20年内,钢管混凝土拱桥在我国已经得到广泛应用,在目前已建和在建的大跨径钢管混凝土拱桥,其施工多采用无支架吊装法、转体施工法架设空钢管拱肋,合拢后再逐根浇筑管内混凝土,按此方法施工,钢管在与混凝土形成复合截面之前,因承受自重和湿混凝土重量,不可避免地会产生初应力。钢管初应力使钢管屈服提前,从而影响到钢管混凝土拱桥的承载力。本文开展了初应力对钢管混凝土拱桥承载力的影响计算,同时为验证计算的正确性和可靠性,针对性的设计了考虑钢管初应力对其力学性能影响的试验方案。主要研究工作如下:①基于空间梁单元非线性几何方程,运用了计入初应力和初应变的一般线弹性本构关系的显式切线刚度矩阵,为本文研究钢管初应力对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响奠定了理论基础;②在收集和总结国内外钢管混凝土的本构关系后,合理的选取了钢管和混凝土的本构关系,采用空间梁单元来计算极限承载力;③展了单肢钢管混凝土拱桥在不同初应力系数、不同矢跨比、不同含钢率、不同跨径下的承载力及影响系数k p的计算。结果表明,对于钢管混凝土拱桥极限承载力计算,应同时考虑双重非线性影响;钢管初应力使钢管混凝土拱桥极限承载力下降,具体降低幅度与初应力系数、矢跨比、跨径、含钢率、几何非线性等因素有关;含钢率不变的情况下,随着跨径增大,初应力对承载力的影响相对减小。以承载力下降10%为界限,单肢钢管混凝土拱桥的钢管初应力系数不应超过0.2。④通过对单肢钢管混凝土拱桥考虑钢管初应力的极限承载力分析,应用最小二乘法理论,在MATLAB下实现了不同跨径、不同矢跨比的单肢钢管混凝土拱桥承载力影响系数计算公式。⑤为验证理论计算,有针对性的开展了考虑钢管初应力影响的单肢钢管混凝土模型拱设计,方案一为拱顶单点加载;方案二为四分点单点加载。⑥针对两个方案开展了不同初应力系数、不同跨径下的承载力计算,结果表明:拱顶加载模型的极限承载力和影响系数k p值要高于四分点加载模型拱。⑦设计了整个模型的试验过程,为接下来模型试验的顺利实施,提供了方法和手段。