矩形钢管混凝土组合桁梁桥由矩形钢管混凝土桁架和混凝土桥面板组成,是一种新型桥梁结构形式,具有抗弯刚度大、自重轻、施工便捷、经济性能好等优点。本文在国家自然科学基金项目(51378068)的资助下,对中等跨径矩形钢管混凝土组合桁梁桥通用图进行设计,并对组合桁梁负弯矩区受力性能及节点承载力进行研究。本文主要开展了以下几方面工作并得到相关结论:(1)对中等跨径矩形钢管混凝土组合桁梁桥的设计流程、构造要求、计算方法进行了梳理和总结,提出了适用于组合桁梁桥负弯矩区设计计算的简化力学模型。(2)根据现行设计规范,对50、60、70、80m四种跨径的矩形钢管混凝土连续组合桁梁桥通用图进行设计和计算,并对其技术经济性进行统计分析。结果表明,该通用图施工阶段及成桥阶段结构验算满足现行规范要求,与传统预应力混凝土箱梁桥相比,组合桁梁桥技术经济优势明显。(3)开展了矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区节段模型试验,对结构荷载-位移曲线、破坏模式、各阶段特征荷载进行分析,并根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明,在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;简化力学模型计算得到的结构特征荷载与实际值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。(4)总结组合桁梁桥节点破坏模式,采用非线性有限元软件ABAQUS对组合桁梁桥通用图节点破坏模式、承载力进行精细化分析计算,并与相关规范中节点承载力公式进行对比。结果表明,整体节点内填混凝土并设置PBL键后,节点承载力得到提高,使得杆件屈服先于节点破坏发生。