钢管混凝土结构因其承载能力高、抗震性能优异等优点被广泛应用于桥梁、高层及大跨度建筑中。其优势来源于钢管与核心混凝土的组合效应。一方面，核心混凝土的横向变形被钢管约束，处于多轴受压状态，抗压强度及延性得以提高；另一方面，核心混凝土能防止钢管向内部屈曲，从而使钢管的强度及延性得以充分发挥。由此可见，钢管混凝土产生组合效应的前提是钢管与混凝土在界面上保持紧密的接触。
　　然而，由于混凝土的收缩、徐变及钢管与核心混凝土在弹性阶段的泊松比差异，钢管与混凝土之间易出现脱空现象，组合效应不能得到充分发挥。故本文采用微膨胀混凝土代替普通混凝土浇筑进钢管内部，以保证钢管与混凝土在受力过程中保持紧密接触。由于核心混凝土膨胀，在加载前钢管与混凝土之间产生接触应力，钢管对核心混凝土产生约束效应。由于核心混凝土处于受压状态会发生徐变现象，钢管混凝土的接触应力和变形也会随时间产生变化。为了澄清微膨胀混凝土对钢管混凝土受力性能的影响，本文对其开展了试验研究、理论分析及数值模拟工作。主要研究工作和创新成果如下：
　　（1）针对核心混凝土的自密实特性，将胶凝材料用量、水胶比、砂率及粉煤灰掺量作为变量，通过正交试验设计了9组不同的材料配合比，通过坍落扩展度试验和立方体抗压强度试验得到了工作性能指标及抗压强度指标，并据此确定最佳配合比。针对混凝土的微膨胀特性，在此配合比基础上加入膨胀剂，探究了不同膨胀剂掺量对混凝土工作性能、力学性能及自由变形的影响，建立了考虑膨胀剂掺量的混凝土自由变形计算模型。
　　（2）为了考虑钢管中核心混凝土的徐变影响，通过国内外常用的混凝土徐变预测模型的精度与适用范围对比，并根据实际情况选取了合适的预测模型。徐变大小与应力水平有关，针对徐变过程中不断变化的应力水平，提出了一种较为简明的电算方法，并据此预测了不同膨胀剂掺量及径厚比的自预应力钢管混凝土柱的环向应变及自预应力随时间的变化规律。
　　（3）针对自预应力钢管混凝土柱的膨胀性能，将径厚比及膨胀剂掺量作为变量，通过试验得到了自预应力钢管混凝土柱的环向应变，并对比了试验结果与预测结果，在试验结果基础上建立了钢管混凝土柱环向应变的计算模型。针对自预应力钢管混凝土柱的轴压性能，将径厚比、膨胀剂掺量及试件龄期作为变量，通过试验得到了钢管混凝土柱的轴压破坏形态及荷载位移曲线，并据此分析探究了不同径厚比、膨胀剂掺量及龄期对钢管混凝土柱轴压力学性能的影响。
　　（4）采用ABAQUS软件，建立了自预应力钢管混凝土的有限元模型，对比了计算结果与试验结果，验证了模型的可靠性。基于此模型，将混凝土强度、钢管强度、含钢率及试件龄期作为变量，对自预应力钢管混凝土柱的轴压性能进行了参数分析。