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将桥面结构中的普通混凝土或沥青混凝土替换为超高性能混凝土(UHPC)形成组合桥面板,可以解决钢桥面铺装易损与桥面板疲劳开裂两项难题。本文在课题组对UHPC力学性能的研究基础上,结合国内外实际工程采用的UHPC桥面结构形式,对正交异性钢-UHPC组合桥面板的弯曲力学性能与计算方法展开试验与理论研究。主要完成工作包括:(1)设计11组UHPC板和2组钢纤维混凝土(SFRC)板对比试件,进行了四点弯曲试验。研究了钢纤维掺量、配筋率及板厚等因素对UHPC板弯曲性能的影响,试验发现:相同配筋的UHPC板的抗弯抗裂性能均明显优于SFRC板;当UHPC板配筋率分别提高1.31%、2.61%,其极限弯矩分别提高了 10.34%与20.31%;纤维体积掺量从1.5%增加到3%时,UHPC板开裂强度和极限强度提高了 29.34%;纤维体积掺量由3%增加到4.5%时,其开裂荷载提高了 66.7%,极限荷载提高22.7%;板厚由50mm增加到60mm时,开裂强度增加了 25.5%,极限强度增加了 3.0%;板厚由60mm增加到75mm时,开裂强度增加了 12.9%,极限强度增加了 37.0%。结合试验数据并参照UHPC矩形梁的计算理论,拟合得到UHPC矩形板的开裂强度与极限弯矩的简要计算公式。(2)采用混凝土层厚60mm的钢-UHPC组合板、混凝土层厚75mm的钢-SFRC组合板进行弯拉试验。试验发现钢-SFRC组合板开裂荷载为24～28kN,极限荷载在60kN左右,而钢-UHPC组合板开裂荷载为30～40kN,极限荷载在74kN以上;按截面换算法计算UHPC层的开裂强度为26.42MPa,SFRC层的开裂强度为12.37MPa。可见,UHPC的抗裂抗弯性能比SFRC更好,且UHPC与钢板工作协调性要优于SFRC,对于试验组合板负弯矩设计,采用UHPC更能发挥钢筋与钢板的力学性能。(3)在组合板弯拉结果的基础上,对T肋加劲的正交异性钢-UHPC组合桥面板正、负弯矩区分别进行四点和悬臂加载。发现正弯矩区试件整体破坏模式为跨中UHPC达到极限压应变,而悬臂负弯矩破坏以跨中UHPC层的混凝土弯拉开裂为极限状态。应用ABAQUS软件,对正交异性钢-UHPC组合桥面板正、负弯矩区进行数值模拟,并通过上述试验结果对其正确性进行验证。基于经试验验证的数值模拟方法进行正交异性钢-UHPC组合桥面板抗弯承载力分析,得到正交异性钢-UHPC组合桥面板抗弯承载力可采用基于钢-普通混凝土组合梁的塑性抗弯承载力计算公式进行计算,对于负弯矩区抗弯承载力计算时需要考虑UHPC的抗拉强度。