钢管混凝土弦杆-钢管腹杆共同组成的组合桁架（以下简称钢管混凝土桁架）具有受力合理、空间刚度大、整体性强、结构美观等特点，在工程实际中正被越来越广泛地应用。但目前对该类结构设计原理的理论和试验研究报道较少，有待于深入研究。本文对带混凝土板和不带混凝土板的三肢圆形截面钢管混凝土桁架进行了研究，进行的主要工作和取得的研究成果如下：1．对钢管混凝土的轴拉力学性能进行了理论分析和试验研究。试验结果表明，钢管混凝土构件受拉过程中，其核心混凝土整体性良好，能对外钢管起到有效的支撑作用，从而有效地阻止钢管的颈缩。建立了钢管混凝土轴拉力学性能的有限元分析模型，模型计算结果与试验结果吻合良好，利用该模型深入研究了钢管混凝土轴拉作用下的荷载-位移全过程关系，在此基础上分析了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度的影响规律，提出了钢管混凝土抗拉强度计算公式。2．进行了三肢圆形钢管混凝土桁架抗弯承载能力的系列试验研究。试验参数包括：剪跨比、是否带混凝土板、弦腹杆夹角，并与空钢管桁架进行了对比。通过试验，研究了上述参数对桁架破坏形态、抗弯承载力及抗弯刚度的影响规律。试验结果表明，弦杆内填充混凝土后显著改善了桁架的工作性能，桁架整体承载力、刚度和延性均有明显提高。3．对三肢圆形钢管混凝土桁架的荷载-变形全过程关系进行了深入研究。建立了钢管混凝土桁架的非线性有限元计算模型，通过和典型试验结果的对比分析，验证了模型的合理性。在此基础上对钢管混凝土桁架受弯时的荷载-变形全过程关系进行了计算分析，深入研究了组成桁架的各杆件在受力过程中的应力应变分布和变化规律。研究了钢管混凝土桁架抗弯破坏特征及传力路径，分析了各主要影响因素，如内填混凝土强度、带混凝土板与否、混凝土板厚度、桁架高跨比、桁架上下弦强度比、桁架截面高宽比、弦腹杆夹角等参数对钢管混凝土桁架抗弯力学性能的影响规律。4．研究了三肢圆形截面钢管混凝土桁架抗弯承载力的计算方法。在对钢管混凝土桁架工作机理深入研究的基础上，推导并提出了桁架截面极限弯矩和抗弯刚度的实用计算方法；提出钢管混凝土桁架上下弦强度比的定义，确定了该参数的合理取值范围。有关成果可为此类结构的工程应用及相关规范制定提供参考。