钢管混凝土结构在当前桥梁工程中应用日渐广泛,甚至成为拱桥的主流结构形式。但因施工质量、混凝土收缩徐变等原因产生的脱空缺陷制约着钢管混凝土结构的使用性能。本文沿着目前主流的治理思路,创新性地采用MPC复合材料对脱空钢管混凝土进行二次灌浆处理,并考察MPC复合材料加固处理对钢管混凝土轴压性能的恢复,本文主要完成了以下工作:本文基于已有研究,介绍并分析了钢管混凝土的工作机理,并且基于极限平衡理论,完善了对脱空钢管混凝土的极限承载力的理论推导,对脱空缺陷有了更深的理论理解,从极限平衡角度分析了脱空对钢管混凝土轴压性能的影响程度。其次,根据研究需要,设计了脱空率、含钢率、加固状况各不相同的21个钢管混凝土短柱试件,并完成了钢材、混凝土、MPC复合材料各自的材料基本性能试验。此后,完成了对试件轴压试验的测点布置、试验方案、加载方式的研究及选定。根据制定的科学试验方案,对21个试件的加载全过程进行了位移、应变监测,并记录了不同试验参数下外围钢管的变形形态以及内部混凝土、MPC复合材料的破坏形式。分析试验结果表明,MPC复合材料对不同脱空率、含钢率的钢管混凝土试件的轴压性能均有优异的加固效果。通过总结已有研究并结合试算工作,选定了适宜的钢材、混凝土本构关系、材料间的接触关系,并结合之前对MPC复合材料的实际材料试验结果,建立了全体21个试件的有限元模型,运用ABAQUS软件进行了加载全过程的非线性有限元求解。计算结果与试验结果基本吻合,起到了相互验证、相互补充的作用。提取有限元结果,对完整试件、脱空试件、加固试件的应力分布、受力特点、承载力变化、钢管侧向变形特点等进行了详尽地分析,最终结果表明MPC复合材料能够有效提高脱空缺陷钢管混凝土的轴压性能、改善应力分布、抑制钢管内凹变形程度,且对不同工况下的缺陷试件均有很好的适应性,加固效果稳定,均能将缺陷试件的极限承载力恢复至原试件的90%以上。最后对MPC复合材料加固效果进行了参数分析,计算了不同参数对不同MPC类型加固效率的影响,得到了相关规律,并与试验相互验证。