哑铃形钢管混凝土拱桥因其承载能力强、施工过程便捷、跨越距离长、外观造型优美等特点,在各类截面的钢管混凝土拱桥中应用最为广泛。但是目前的研究大多集中在单圆管拱肋,对哑铃形拱肋的理论与实验研究比较少。钢管混凝土拱的面外稳定性问题一直是研究重点,而拱结构的失稳是材料和几何双重非线性综合作用的情况,失稳破坏和强度破坏通常难以鉴别。因此,结构受力状态理论应运而生,建立统一的失效判定准则将这两种失效模式纳入在统一的框架内,关注结构受力状态变化的本质特征——失效状态,更新了结构失效荷载的定义,确定了结构各级性能水准的量化验算指标。目前结构受力状态理论中对实验数据的处理有很多假设,解释比较牵强。因此,需要新的插值方法来辅助研究以全面透彻地研究结构整体的受力状态变化特征。但是常规的插值方法的物理意义不明确且插值精度不高。因此本文结合数值模拟研究一种新的空间插值方法,充分考虑了数据背后的物理模型信息以提高插值精度。通过考虑荷载不确定性和材料缺陷的拟真实模型验证了数值形函数方法的有效性,结果表明其具有良好的插值性能和广阔的发展前景。另外,本文应用结构受力状态分析理论与方法,对哑铃形钢管混凝土拱肋的试验数据进行数据建模分析,揭示结构承载过程中的失效特征,以及结构各个组成部分和各种内力形式的受力状态子模式特征等,验证结构失效判定准则。并且用ANSYS软件对该哑铃形拱桥实验模拟进行有限元模拟分析,并通过与实测值的对比分析了常规模拟的优缺点,结果表明模拟结果与实验数据的差距不可避免,因此很有必要研究插值方法。使用数值形函数方法拓展得到截面应变场,进一步利用纤维模型的本构通过数值积分得到截面轴力和弯矩,从较为精确的内力层次展开分析,更容易把握结构的局部和整体工作性能,从而进一步验证和揭示结构承载过程中的规律性工作特征,丰富了结构受力状态理论。总之,希望通过本文的研究,能丰富和发展钢管混凝土拱的面外受力性能研究,为工程设计的优化提供有效建议。