桥塔是缆索支承桥梁中重要的受力构件,尤其是斜拉桥对桥塔的刚度、承载力等力学性能有严格的要求。钢板-混凝土组合结构桥塔丰富了桥塔结构形式的选择,对于解决多塔斜拉桥中塔刚度不足等关键技术问题具有重要意义。本文基于模型试验、数值分析、理论研究等多种方法,对钢板-混凝土组合结构桥塔从界面连接、塔壁构件、桥塔整体三个层面展开了研究,在组合桥塔的受力机理分析及设计方法研究方面取得的主要成果如下:（1）设计了一组用于组合桥塔界面连接的单孔及三孔薄开孔板连接件抗拔试验。通过对试验数据和试件破坏形态的分析,系统研究了薄开孔板连接件的抗拔性能及破坏机理。根据理论推导和试验标定,提出了准确预测薄开孔板连接件抗拔承载力的计算公式及简化设计公式。（2）建立了薄开孔板连接件的精细数值模型、简化数值模型并得到了试验的有效性验证,基于简化数值模型对开孔钢板抗拔刚度进行了1000个算例的参数分析。建立了连接件抗拔刚度的弹簧计算模型,并推导了抗拔刚度计算公式,给出了薄开孔板连接件的简化弹簧本构。（3）设计了一组足尺塔壁四点弯曲试验,通过试验分析对组合桥塔塔壁钢、混凝土协同工作性能进行了研究。试件包括两个组合结构试件TL1、TL2以及混凝土结构试件TL3,通过对其加载过程、破坏形态以及实测力学性能参数的对比研究,给出了组合桥塔符合平截面假定等设计建议。（4）提出了组合塔壁的精细数值建模方法,并基于该方法对足尺塔壁试件试验进行了比较与扩充,验证了数值模型的有效性。基于该方法开展了组合塔壁试件的参数分析,研究了混凝土、钢板、连接件等参数的影响。推导了保证组合塔壁协同工作的基于强度-刚度相关关系的连接件抗拔设计公式,给出了系统的设计流程。（5）建立了局部桥塔精细化的多尺度斜拉桥模型时程分析方法,结合工程实例研究了组合桥塔的抗震性能。提出了组合桥塔综合设计方法,并对组合桥塔、混凝土桥塔、钢桥塔进行了算例对比,比较了提出的连接件设计方法与现有规范设计方法,给出了组合桥塔及薄开孔板连接件的具体设计建议。