矩形钢管混凝土因具有力学性能好、构造相对简单、施工方便等特点而受到研究者和工程师的广泛关注。但矩形钢管混凝土的力学机理比较复杂,长细比、宽厚比等设计参数与承载力、抗震性能等力学指标的关系难以用精确的解析公式描述,而半解析半经验的公式受到试验参数范围的限制,不利于矩形钢管混凝土的推广应用。本文在前人对矩形钢管混凝土构件理论和试验研究的基础上,利用MATLAB对轴心受压、偏心受压、受弯构件的极限承载力进行了研究。 对轴心受压构件,分析了截面积一定的情况下承载力提高幅度N_i随着钢管壁厚t、套箍系数ξ等参数的变化,考虑长宽比对轴压极限承载力的影响引入了系数并提出了修正公式。在理论分析的基础上建立了矩形钢管混凝土轴心受压构件极限承载力的神经网络分析模型,模型分析结果比现有的国家战时军港抢修标准、福建省地方标准更接近试验结果。建立了基于统一理论的ANSYS有限元解析模型,解决了神经网络样本空间小的问题,拓展了公式的适用范围。对偏心受压构件,在压溃理论和塑性铰理论的基础上,通过试验数据建立了偏心受压构件承载力的神经网络分析模型。与试验和理论值进行比较表明:该模型能较好的预测偏压构件极限承载力。对受弯构件,研究了极限弯矩随各设计参数的变化关系,用纤维模型法建立了基于统一理论的纯弯构件弯矩-曲率模型,该模型能够很好的模拟计算弯矩与曲率的关系。 建立了矩形钢管混凝土轴心受压构件截面优化的数学模型,编制了截面优化设计程序,通过优化可以得到经济指标最好的截面,比现有规范节约6.2%左右。 本文的研究为科研工作者进一步研究钢管混凝土的特性和矩形钢管混凝土的实际工程应用提供了参考和科学依据。