钢-混凝土组合结构具有自重轻、可快速施工的特点,当用于旧桥拓宽时,有其经济技术优势,然而目前对采用钢-混组合梁拓宽旧桥的关键技术问题的研究甚少。本文依托江苏省沿江高速公路拓宽工程背景,研究采用钢-混组合结构拓宽既有混凝土箱梁桥时所带来的特殊力学问题。主要工作和研究成果如下:(1)提出了基于支反力变化的汽车荷载在新旧桥之间传递的“活载传递率指标”,可揭示活载在新、旧桥之间的传递程度和规律。进一步的参数分析表明:新旧桥的抗弯刚度比对“活载传递率”影响显著,新桥的抗弯刚度越大,旧桥传递给新桥的车道荷载比例越大,新桥传递给旧桥的荷载占比越小;其次,新旧桥之间的横向联系数量对“活载传递率”影响较小,但横向联系的数量变化,可改变新旧桥中间拼接翼缘板和横向联系之间的竖向剪力分配比例,随着横向联系数量的增加,其承担的竖向剪力占比增加,拼接翼缘板的竖向剪力占比减少,有利于抑制新旧桥拼接翼缘板的开裂。(2)针对活载工况,考虑栓钉非线性的荷载-滑移本构,通过FEA仿真分析得到了钢-混组合梁的空间受力与变形规律,计算表明组合梁的外侧翼缘板上栓钉剪力明显大于内侧翼缘板上栓钉。并通过调整栓钉的剪力-滑移本构关系,改变栓钉抗剪刚度进行参数分析,发现栓钉抗剪刚度直接影响结构的受力,得到组合梁外侧翼缘的界面纵向滑移从梁端向跨中呈现递减趋势,内侧翼缘界面滑移则在跨中出现峰值的分布规律。(3)探讨了旧桥拓宽之后的沉降模式及沉降量问题,考虑均匀沉降及线性沉降两种工况下的栓钉受力非线性行为,分析了拓宽后结构的受力状态,揭示了组合梁内侧翼缘板上栓钉在新旧桥支座对应区域存在很大拉拔力作用,外侧翼缘板上栓钉受力较小的受力特点;并通过两种沉降差模式的比较,认为均匀沉降模式为更不利计算工况。(4)归纳提出了采用钢-混组合结构拓宽既有混凝土桥梁的设计原则和步骤,给出了栓钉布设、拼接缝设计及横向联系、基础沉降差控制的建议,可供工程设计参考。