现在许多新建的大跨径桥梁选择正交异性钢桥面结构作为桥面系。然而,正交异性钢桥面板在许多工程实践中被证明存在两大技术难题:钢桥面的疲劳开裂以及传统桥面铺装层的病害。因此,笔者所在的研究团队提出,在正交异性钢桥面板上通过设置抗剪连接件、密配钢筋网后浇筑薄型超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)形成结构层,并在其上铺筑磨耗层,形成超高性能轻型组合梁。这种新型结构具有良好的抗疲劳性能,既能用于旧桥的加固改造工程,也可用于新建桥梁项目。本文对超高性能轻型组合梁的局部受力性能进行了初步研究,通过数值分析方法和足尺模型静力试验完成了以下工作:(1)根据临岳高速洞庭湖大桥原正交异性钢桥面的设计,提出了几种超高性能轻型组合梁方案,包括闭口肋方案和开口肋方案。通过大型通用有限元程序ANSYS建立每种方案的局部桥面系计算模型,对比各方案的结构位移及应力结果,选出适合于洞庭湖大桥的最佳桥面系方案。分析结果表明:超高性能轻型组合梁方案均具有良好的受力性能,与原方案相比,极大地提高了结构的局部刚度,降低了结构的应力水平;而在超高性能轻型组合梁方案中,开口纵向加劲肋方案和闭口纵向加劲肋相比,能更大幅度的降低横隔板上的应力水平,具有更好的抗疲劳性能。(2)为了研究带闭口纵向加劲肋的超高性能轻型组合梁的局部受力性能,参考洞庭湖大桥,制作桥面板的足尺静力试验模型。分别对浇筑UHPC层之前的纯钢梁和浇筑UHPC层之后的组合梁进行静力加载试验。静力试验结果表明:超高性能轻型组合梁极大地降低了正交异性钢桥面结构中容易发生疲劳破坏的细节的应力水平,尤其是对于钢顶板,应力降幅达到90%,但对横隔板的应力降幅较小。(3)为了研究带开口纵向加劲肋的超高性能轻型组合梁的局部受力性能,参考洞庭湖大桥,制作桥面板的足尺静力试验模型。分别对浇筑UHPC层之前的纯钢梁和浇筑UHPC层之后的组合梁进行静力加载试验。静力试验结果表明:带开口纵向加劲肋的超高性能轻型组合梁也极大地降低了正交异性钢桥面结构中容易发生疲劳破坏的细节的应力水平,对横隔板的应力降幅达到了62%,这要优于闭口纵向加劲肋方案,提高了结构的抗疲劳性能。