钢桥以其环保性和轻质高强性,越来越成为在我国桥梁建设中主要采用的桥梁结构形式。但是钢桥面临着很重要的一个问题——疲劳问题,尤其体现在钢桥的正交异性钢桥面板上。实际桥梁工程中越来越多采用的OSD-UHPC组合桥面板结构来加固已有的出现严重疲劳问题的正交异性钢桥面板,OSD-UHPC也逐步成为新建桥梁桥面板的一种形式。OSD-UHPC组合桥面板结构的关键技术就在于正交异性钢桥面板和UHPC板之间的连接。本文就围绕着这个关键技术问题,进行了如下研究工作:首先回顾了组合桥面板结构的基础——正交异性钢桥面板的计算理论,然后从分别从材料力学和弹性力学的视角对层合板进行力学方程总结和推导,证明了组合桥面板结构层间的三种应力——层间纵向剪应力、层间横向剪应力和层间的正应力的存在性,并且给出了组合板的弹性力学方程组,在此基础上展开后续的研究。然后对剪力钉的力学性能和受力机理展开了研究。采用有限元建立推出试验模型的方式来研究组合桥面板结构中的短栓钉的抗剪性能,然后建立剪力钉在正、负弯矩作用下的实体模型,研究剪力钉在正负弯矩作用下受力的区别以及变化规律,从而给OSD-UHPC剪力钉布置提供力学依据。其次对组合桥面板结构层间应力的影响因素进行了分析,探究了横隔板的刚度和纵向加劲肋的形式、尺寸和间距对层间纵向、横向剪应力的影响规律。最后建立了简支钢箱梁的实体模型,UHPC板分别通过连续性的绑定约束和离散的连接单元和钢箱梁顶板进行连接。分析了此结构在车轮荷载下的层间应力分布规律,并在此基础上对常规的OSD-UHPC桥面板剪力钉设计进行优化,对优化后的剪力钉设计进行了静力和疲劳性能的验算校核。最终建立起了一种基于层间剪应力水平的分区域的剪力钉布置方法。