钢夹层板(Sandwich Plate System deck,简称SPS板)是近年来在船舶工程、土木工程等领域取得较广泛应用的新型组合结构,在桥梁工程中的应用方兴未艾。中空钢夹层板(Hollow SPS deck,简称HSPS板)是SPS板的一种改进形式,相比而言具有更高的承载效率和经济性能,在桥面板的应用上具有广泛的前景。国内外对HSPS板的研究还处于初始阶段,相应的研究文献较少,对其深入研究与推广应用是一个崭新的领域,尚存在大量未解决的问题。本文基于试验、理论分析以及数值模拟技术,对HSPS板的关键制造工艺、合理断面形式、简化分析方法及静力力学性能进行了研究,为HSPS板的理论、试验研究以及制造与设计提供借鉴。本文首先对钢夹层板的关键制造工艺进行了试验研究,针对钢夹层板制造过程中的钢板表面处理工艺进行优化,试验结果表明在喷砂清洗后的钢板表面涂覆胶粘剂,能使钢板与聚氨酯弹性体间拉伸剪切强度显著提高,Chemlok-218胶粘剂能使两者产生较大的平均拉伸剪切强度,从而保证钢夹层板在使用过程中的可靠粘接,进一步提高钢夹层板的承载性能。然后对HSPS板的合理断面形式进行了理论分析,给出HSPS板断面形式的概念方案,通过对不同概念方案的分析和比选,表明在无芯管方案中,竖向圆形中空方案具有较高的横向抗弯刚度和面板屈曲稳定性,芯层的受力也更合理;钢质芯管的插入能显著提高HSPS板的纵、横向抗弯刚度;在结构自重与原材料成本相近的前提下,矩形芯管相对圆形芯管对结构刚度的提高更明显。再次,针对HSPS板的简化分析方法进行了探讨,首次将基于应变能等效的均匀化方法运用于HSPS板的等效弹性常数预测中,且在静、动力学问题求解中具有较高的精度;针对基于应变能等效的均匀化方法在实际使用中操作繁琐的问题,提出了基于材料力学分析方法与径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络相结合的简化算法。在此基础上,基于经典层合板理论,推导了 HSPS板刚度问题的计算公式。最后基于数值模拟技术,并结合具体的算例,对两类桥面系——HSPS板与正交异性钢桥面板(Orthotropic Steel Deck,OSD)——的静力力学性能进行了对比分析。HSPS板因其构造上的简易性,焊缝数量的大大减少,不仅能提高施工效率,而且能有效解决OSD桥面系疲劳等问题;计算表明,在纵、横梁与HSPS板的相交处材料应力较集中,而局部的补强措施有助于改善纵横梁支撑处HSPS板的应力集中程度;对HSPS板断面尺寸的参数分析可知,顶板最大拉应力受芯层高度和体积缩减率的影响显著,底板最大压应力受芯层高度和体积缩减率的影响较弱。