桥梁承接着重要的跨江、跨海、跨峡谷功能,是重要的交通枢纽。近年来,随着公路基建设施的完善、交通运输行业的发展,道路上行驶的重载汽车逐渐增多,汽车超载现象越发严重。而超载会加速钢桥面铺装体系诸多病害的产生,严重降低钢桥面铺装体系的疲劳寿命。针对以上情况,本文以南京长江四桥为例,通过现场调查,得到四桥的现实车载情况,然后根据理论分析、试验研究和有限元模拟相结合的方法建立适合于南京四桥桥面铺装的疲劳损伤模型,研究铺装层在现实车载作用下的疲劳损伤寿命。首先,依据南京长江四桥健康监测软件Axis ID数据记录,统计分析南京四桥的现实车载情况,确定车辆超载情况与车辆的荷载特性,然后选择合理的载荷作用图示,通过ABAQUS有限元计算进行了基于不同载荷、不同弹性模量下的铺装层的受力特性分析,确定了钢桥面铺装体系最不利受力位置与混合料弹性模量的关系。其次,依据损伤力学原理,优化了东南大学的疲劳损伤模型,研究了钢桥面双层沥青混合料铺装结构体系的疲劳损伤演化规律,求得钢桥面双层沥青混合料铺装结构体系的损伤场、应力应变场和疲劳寿命的预测模型,并依托南京四桥的实际铺装类型,推导出适用于南京四桥的疲劳寿命模型。第三,采取现场摊铺、碾压成型的复合梁试件,进行室内疲劳试验,获得疲劳损伤模型中所需的相关参数,进而得到本文预测的复合梁疲劳寿命,并将预测结果与试验结果及文献的预测结果相对比,验证所推导模型的可靠性。第四,建立复合梁的有限元模型,得到不同载荷、不同弹性模量作用下的铺装层顶拉应变,通过与钢桥面铺装体系局部梁和复合梁试件试验时的层顶拉应变的等效替换,得到南京四桥在实际车辆载荷作用的疲劳损伤寿命。