本文基于水-温度-行车荷载耦合作用影响下的钢桥面铺装体系,建立了横向与纵向裂缝动态扩展模型,进行了应力强度因子的敏感性分析与裂缝动态扩展研究。最后,创建了BP神经网络模型,剖析不同钢桥面铺装层厚度与模量对疲劳扩展寿命的影响。首先,运用DFLUX、FILM温度场子程序创建了低温环境下的温度场模型,求得最大拉应力为2.076MPa。并以该时刻下的温度场作为预定义场导入动力学模型。基于顺序热力耦合模型,对比分析了铺装层上表面不同位置的受力状况,求出最不利位置。研究表明:横向拉应力大于纵向拉应力,钢桥面铺装层会先产生纵向裂缝再出现横向裂缝,而纵向裂缝最可能出现在两相邻横隔板中心与加劲肋腹板顶部相交的铺装层上表面,横向裂缝则出现在横隔板顶部与荷载临近的铺装层上表面。随后基于最不利位置设置了横向与纵向裂缝,对比分析了不同工况下各个时刻的应力应变与应力强度因子的变化。结论表明:裂缝的出现会增大最大拉应力与拉应变;并且越接近裂纹尖端,应力与应力强度因子的曲线变化趋势越大;而KⅠ的最大值大于KⅡ、KⅢ,张开型失稳裂纹占主要部分;由于纵向裂缝设置在两相邻横隔板之间,其应力强度因子曲线呈现对称分布;横向裂缝下的应力强度因子曲线则为不对称分布。其次,先是进行了热力耦合与水-温度-行车荷载耦合下的裂缝扩展模型对比,发现动水压力的加入在一定程度上加速Ⅰ型与Ⅱ型裂纹扩展。随后根据水-温度-行车荷载耦合作用下的横向与纵向裂缝扩展模型,进行了应力强度因子的敏感性分析,结果显示:对于裂缝深度,纵向裂缝随着裂缝深度的增大呈现先减小后增大的趋势,横向裂缝则是随着裂缝扩展的进程呈现先增大后减小的趋势;车速、荷载与铺装层模量的增加会一定程度上增大应力强度因子的值;而铺装层厚度的增大对于裂缝扩展的抑制效果较其他因素更为明显。基于敏感性分析发现,在满足路用性能与安全性等条件下,铺装层厚度为50mm是经济性最高的选择,对于铺装层模量的选用应尽可能低。最后,根据大量的水-温度-行车荷载耦合作用下的裂缝模型数据,拟合了等效应力强度因子Ke与铺装层裂缝深度C之间的关系式。基于不同桥面系结构参数的模型数据,通过BP神经网络训练样本,得到了BP神经网络模型。随后根据文献确定了沥青混合料疲劳扩展参数,通过Paris公式计算得出铺装层的疲劳扩展寿命。进行了纵向裂缝、横向裂缝下钢桥面铺装层疲劳寿命的敏感性研究,结果表明:增加铺装层厚度,或者适当降低铺装层模量、荷载与车速,能提高钢桥面铺装层的疲劳寿命,其中增加铺装层厚度对于钢桥面铺装层疲劳寿命的增幅更大。