钢管混凝土拱由于具有承载能力高、施工方便、抗震性能良好等特点,在桥梁结构中有广泛的应用。随着钢管混凝土拱桥被越来越多地应用于沿海地区、盐碱地区以及化冰盐使用频繁的寒冷地区,钢管的腐蚀问题越来越严重,使得结构整体的耐久性下降,存在一定的安全隐患;同时为了处理腐蚀问题,后期的维护成本也较高。为了解决这一问题,本文提出了FRP约束钢管混凝土拱这一结构形式,并对该形式构件开展了试验研究及有限元分析,主要研究内容如下:(1)进行了10个FRP约束钢管混凝土试件和2个钢管混凝土试件的短柱轴压试验研究。试验结果表明,FRP约束能有效延迟或彻底避免钢管的局部屈曲,且能明显提高试件的极限承载力和对应的竖向变形;采用ABAQUS有限元软件分析了缠绕角度对试件力学性能的影响,并根据分析结果提出了考虑FRP缠绕角度影响的FRP约束钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式。(2)制作了5根FRP约束钢管混凝土拱与1根钢管混凝土拱,并对试件进行了跨中单点加载试验研究,分析了矢跨比和FRP缠绕方式对构件稳定承载力的影响。试验结果表明,试件在跨中单点加载下以受弯为主,试件面内稳定承载力随着矢跨比的增大和沿拱轴线方向纤维数量的增加而增大。(3)采用ABAQUS有限元软件对试验试件进行了建模分析,通过与试验结果的对比确定了合理可靠的有限元建模方法。采用验证后的有限元模型,分析了在全跨均布荷载及跨中单点加载工况下,FRP厚度、含钢率、长细比和矢跨比对FRP约束钢管混凝土拱面内稳定承载力的影响。根据参数分析结果并结合现有钢管混凝土拱面内稳定承载力计算公式,提出了适用于FRP约束钢管混凝土拱的面内轴压及压弯稳定计算公式。(4)采用FRP对两个破坏后的拱试件进行了加固,并对加固后的试件进行了二次加载。试验结果表明,有效加固后的试件二次加载弹性段刚度低于初次加载,但峰值承载力和峰值变形与初次加载相同。基于试验结果提出了采用FRP对钢管混凝土拱进行加固的工程建议。