桥面铺装是大跨径钢桥建设中的一个技术难点,其使用条件和使用要求都远高于道路路面,随着我国大跨径桥梁的大规模建设,钢桥面沥青铺装层的开裂破坏问题日益受到国内研究者的关注。本文从力学的角度对桥面铺装进行深入研究,寻求铺装层裂缝的形成及扩展机理,可为铺装层材料、结构设计提供理论参考。本文通过对大跨径钢桥面沥青铺装层裂缝病害情况的跟踪调查,归纳分析了沥青铺装层裂缝的主要类型和破坏形态,调查发现轮迹带下的U型肋顶上方出现了较多裂缝,纵缝是主要的破坏形式,在未进行及时修补的情况下,裂缝将会继续扩展。提出采用20节点等参单元,裂缝奇异单元模型,建立线弹性断裂力学有限元模型,该计算模型能反映出裂缝尖端的应力场特性解决了裂缝尖端应力奇异性。论文研究对比了钢桥面沥青铺装层无裂缝和带裂缝工作状况下铺装层的受力,研究表明,沥青铺装层的纵向裂缝的发展易引起横向次生裂缝的产生,而横向次裂缝的产生又恶化了桥面铺装的受力状态,促使纵向裂缝有进一步扩展的趋势。运用有限元法计算应力强度因子,分析沥青铺装层的破坏情况和桥面铺装系统各参数对裂缝尖端应力的影响,得到各参数对影响裂缝扩展的敏感性。结果表明裂缝扩展的形式和速率受到铺装层开裂的长度和深度影响,应在其扩展到最不利情况前及时修补;沥青铺装层厚度和模量对铺装层受力和裂缝扩展的影响较大,敏感性较强。本研究成果可以预测裂纹的发展趋势,找出最有利的结构组合,减少裂缝产生,控制和消除裂缝扩展。