钢管混凝土（Concrete filled steel tube,简称CFST）结构承载性能高、延性好,同时CFST结构方便施工,因而在桥梁和高层建筑中应用广泛。实际工程中,脱粘脱空是CFST结构的常态,且二阶效应对CFST结构的极限承载力有较大影响。结构极限承载力分析方法包括基于弹塑性理论的增量非线性有限元法（Incremental nonlinear finite element method,简称INFEM）和基于塑性极限分析理论的弹性模量调整法（Elastic modulus adjustment procedures,简称EMAPs）。后者通过线弹性迭代分析确定结构极限承载力,能够有效克服INFEM的非线性迭代格式带来的缺陷,具有较高的计算效率和计算精度式。但EMAPs通常用于均质材料钢结构中,难以考虑作为复合材料的CFST的脱粘脱空问题,且没有考虑结构的二阶效应影响。鉴于此,本文建立了CFST拱桥和刚架极限承载力分析的弹性模量缩减法（Elastic modulus reduction method,简称EMRM）,研究解决了二阶效应及脱粘脱空对该类结构极限承载力影响的难题,并应用于超大跨CFST结构。主要内容如下:（1）遴选了同时适合于构件和结构层面承载力分析的CFST材料本构关系的修正模型。通过CFST构件及结构试验数据,研究分析了不同的CFST材料本构对极限承载力计算结果的影响,从中遴选出合适的CFST材料本构。（2）研究建立了二阶效应下CFST构件的齐次广义屈服函数。利用大量的构件试验数据,对比分析了6种国内外CFST规程计算公式的精度,从中遴选确定了圆形、矩形CFST构件轴压、纯弯及压弯承载力方程。通过引入弯矩放大系数和稳定系数,考虑了二阶效应对CFST构件承载力的影响。进一步地,利用纤维模型法及有限元法对哑铃形CFST构件开展分析。在研究建立套箍系数和稳定系数的函数表达式基础上,通过回归分析,建立了二阶效应下矩形、圆形和哑铃形等不同截面类型钢管混凝土压弯构件的齐次广义屈服函数。并通过构件试验数据验证了本文建立的齐次广义屈服函数具有较高的计算精度。（3）研究建立了CFST结构在二阶效应下极限承载力分析的EMRM。利用齐次广义屈服函数定义单元承载比,通过有策略的缩减CFST结构中高承载单元的弹性模量来模拟高应力区域的结构刚度退化,进而通过弹性迭代分析确定CFST结构的极限承载力,据此建立了考虑二阶效应影响的CFST结构极限承载力分析的EMRM。最后,通过与INFEM计算结果和试验值对比分析,验证了本文方法具有较高的计算精度和计算效率。（4）研究了空间受力条件对不同类型CFST结构极限承载力的影响。首先研究建立了空间受力下不同截面类型钢管混凝土压弯构件的齐次广义屈服函数。进一步地,利用EMRM和INFEM研究了CFST框架和拱在空间荷载下的承载力。最后,通过与试验值对比分析研究了非保向力效应对INFEM模型和EMRM模型的影响。结果表明,对于空间受力下的CFST拱,INFEM模型受到非保向力影响,必须考虑加载装置对拱极限承载力的影响;而本文建立的EMRM克服了非保向力的影响,计算模型中可以忽略加载钢索的作用,直接将荷载加载在拱肋上,因而计算结果能够合理反映CFST拱在空间荷载下的承载力,且具有更高的计算精度和效率。（5）研究分析了核心混凝土的冠状脱空对CFST拱极限承载力的影响。首先利用纤维模型法研究建立了核心混凝土脱空时CFST的抗压强度和抗弯强度计算模型,然后通过回归分析建立了二阶效应下脱空CFST压弯构件的齐次广义屈服函数,并在此基础上建立了脱空CFST拱二阶效应下的极限承载力分析的EMRM。进一步地,通过算例分析研究了不同脱空率和脱空位置对CFST拱极限承载力的影响。（6）结合青藏高原上某430米中承式CFST拱桥,对本文建立的CFST结构极限承载力分析的弹性模量缩减法开展应用研究,分析超大跨CFST拱桥的构件和体系两层面承载力。研究表明,本文EMRM在迭代首步可以获得弹性状态下的构件强度系数,而在迭代末步获得各构件在结构进入弹塑性状态、乃至失效状态前的强度系数,据此正确识别高、低承载构件。对于弹性阶段为低承载、而在弹塑性阶段成为高承载的构件,传统设计方法通常会根据弹性阶段的计算结果缩小该类构件的截面强度,从而对整桥的极限承载力造成影响。而本文方法由于能够正确识别该类构件,并据此设计该类构件的截面,使之具有足够的截面强度,从而避免常规设计的问题,保证CFST拱桥的承载力和安全性。