目前大部分钢桥在运营过程中出现了不同程度的病害以及许多亟待解决的难题:即正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层损坏两大难题,严重影响其使用性和耐久性。为此,作者所在团队研发了钢-STC(Super Toughness Concrete)轻型组合桥面结构可明显提高桥面板的刚度,从而大幅改善桥面铺装层的应力状况,延长铺装层的使用寿命,从根本上解决铺装层易破坏的问题;STC层与正交异性钢板协同受力,可明显降低局部车轮荷载作用下正交异性钢板中疲劳细节应力幅,提高结构局部和整体力学性能。目前,钢-STC轻型组合结构的应用中栓钉的布置间距基本采用150～200mm,栓钉布置间距密,整个桥面上栓钉数量多,影响桥梁造价、工期及面板焊接位置受力性能。本文采用花纹钢板代替普通平钢板在桥面板中使用,利用花纹与STC层的粘结和嵌固作用,提高界面的抗滑移性能,减少栓钉数量,设计了花纹钢板-STC组合结构推出试验及四点弯曲试验,并进行了有限元软件分析,具体完成了以下工作:(1)为得到花纹钢板-STC组合结构中栓钉的抗剪刚度,制作了 3个推出试件,并考虑了有、无界面粘结两种情况,结果表明:推出试件出现初始滑移时的荷载较大,组合结构界面的粘结力和花纹与STC层之间的嵌固力较强;试件的特征滑移值小于61mm,短栓钉在钢-STC组合结构中并不属于延性抗剪件;花纹钢板对组合板推出试验的极限承载力有很大提高,对比普通平钢板组合板推出试验,单个栓钉的抗剪承载力提高约24.4%;上述数据得知花纹钢板-STC组合结构中界面的抗剪刚度大,组合结构能够更好的协同受力,发挥组合结构的优势;在相同荷载作用下,花纹钢板-STC组合试件与普通平钢板-STC组合试件相比,栓钉实际应力更小,可以通过增加栓钉间距达到栓钉的优化设计。(2)为得到花纹钢板-STC组合结构的弯曲受力性能及与普通钢板-STC组合结构的受力区别,制作了 16个组合板试件,考虑了配筋率、界面粘结形式、栓钉布置间距三个变量。结果表明:对于栓钉数量不同的试件,栓钉个数对结构承载力影响较大,多栓钉试件的承载力大于少栓钉试件,在弹性阶段少栓钉花纹钢板试件与多栓钉平钢板试件整体刚度几乎相等,荷载-挠度曲线一致,荷载-相对滑移曲线也一致,说明少栓钉花纹钢板试件与多栓钉平钢板试件在结构弹性阶段受力性能一致:是否涂油只影响少栓钉花纹钢板试件的受力性能,涂油试件整体结构刚度低,相同荷载情况下挠度更大,相对滑移量也更大:多栓钉试件中,则无明显.影响,说明栓钉数量越多,组合板试件更加符合平截面假定,STC 层与钢结构能够更好的共同受力;配筋率影响结构的受力性能,密配筋试件的承载能力更高,整体延性更好,名义开裂应力更高,说明密配筋能够提高组合板的受力性能。(3)运用通过Goodman弹性夹层假设和弹性体变形理论和最小势能原理导出的简支组合梁挠度和滑移的控制微分方程,推导了考虑界面滑移的简支组合板在对称集中荷载作用下挠度的解析表达式,并与试验值和有限元软件分析结果进行对比,结果表明:挠度的解析表达式合理,能够合理模拟考虑界面滑移的栓钉对组合结构中构件协同受力的影响。(4)通过ANSYS有限元分析软件对浙江湖州五一大桥钢箱梁节段进行分析,用花纹钢板作为面板栓钉间距300mm的钢箱梁模型中,栓钉最大剪应力幅与普通钢面板间距200mm的钢箱梁模型相当,用花纹钢板代替普通钢板作为面板应用于轻型组合桥面结构,可将栓钉布置间距从200mmm增大到300mm,减少栓钉用量,提高钢-STC轻型组合桥面结构应用的经济性。