钢管混凝土材料因具有强度高、重量轻、抗震性能突出、塑性和延性性能优异、易于架设、施工快速等优点,使其在拱式体系桥梁结构当中得到了广泛的应用。然而,由于核心混凝土搅拌质量未达标、泵送不到位、外界温度变化以及收缩徐变等因素,钢管混凝土拱桥不可避免地出现不同程度的脱空现象。因此分析脱空对钢管混凝土结构受力性能的影响是非常有必要的。本文主要以采用加劲钢板连接而成的四肢格构式钢管混凝土结构为研究对象。本文首先在弹性范围内,基于钢管与核心混凝土完全脱空的假设,通过理论推导的方法定性地探讨了脱空对单圆管、哑铃型以及四肢格构式截面拱肋刚度的影响,并借助MIDAS/CIVIL对相关算例进行验证分析,同时分析了脱空前后拱肋截面钢管与核心混凝土的应力变化情况。在此基础上,基于考虑脱空的ABAQUS实体单元计算模型,详细探讨了脱空率、偏心率、构件长细比、含钢率等参数对脱空四肢格构式钢管混凝土构件极限承载能力的影响规律。最后以一座跨径为76.5m的四肢格构式异型钢管混凝土拱桥为背景,基于考虑脱空的ANSYS梁单元模型,分析了脱空率、含钢率等因素对四肢格构式拱肋刚度的影响,并探讨了脱空率、荷载作用方式、拱肋脱空位置等参数对结构脱空前后承载力的影响。此外,结合已有的单圆管钢管混凝土脱空试验,建立了相应的ABAQUS实体单元模型和ANSYS梁单元模型,以此验证本文有限元分建模分析过程的正确性以及脱空状态下核心混凝土本构关系选取的合理性。通过本文的研究,主要得到以下几点结论：(1)在弹性范围内,单圆管拱肋完全脱空之后不会引起结构抗弯刚度的下降,拱肋钢管与混凝土截面的最大应力也基本没有发生变化；但哑铃型、四肢格构式拱肋发生完全脱空之后,拱肋抗弯刚度、截面应力分布均有明显变化；(2)结合已有的单圆管脱空试验结果,证明了本文的有限元建模方法用于分析脱空钢管混凝土结构的受力性能是合理的；(3)对于四肢格构式钢管混凝土构件,随着脱空率的增加,构件承载力显著降低,但脱空对构件延性影响较小；脱空之后偏心率、长细比对构件承载力的影响将变得更敏感；含钢率的增加可以减少脱空的不利影响；(4)对于四肢格构式钢管混凝土拱桥,脱空会明显降低全桥承载能力,但结构仍然具有良好的塑性和延性；荷载作用形式不同,脱空对结构承载力的影响也不同,但差距并不明显；拱肋轴力较大的部位出现脱空时,对结构承载力的影响较大；含钢率的增加可以减小脱空对拱肋抗弯刚度的折减作用。