为了将更薄的超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)层与正交异性钢桥面组合形成正交异性钢桥面-超薄UHPC层轻型组合桥面(以下简称为钢-超薄UHPC组合桥面),使之适用于设计铺装层较薄(50mm~55mm)的桥面结构,而尽量不改变原桥梁结构的受力状态,本文对钢-超薄UHPC组合桥面结构的基本性能进行了研究。钢-超薄UHPC组合桥面就是将薄至35mm的UHPC层与正交异性钢桥面板结合形成组合结构,并将UHPC层内的钢筋网直接焊接于正交异性钢桥面顶板上,用以承担两者之间的剪力。除了35mm的UHPC层外,组合桥面整体还包括铺设在UHPC层上15~20mm厚的磨耗层。这种组合桥面结构需要在保证其安全性、耐久性等基本使用性能的前提下,通过降低自身的厚度,扩大适用范围,从而同时达到增加桥面刚度,降低了正交异性钢桥面的疲劳开裂风险,避免采用传统沥青铺装时出现的铺装层病害问题。本文是以润扬长江公路大桥南汊悬索桥作为研究对象,拟对其正交异性钢桥面进行钢-超薄UHPC组合桥面板方案的研究,本论文主要完成了以下工作:(1)论述了传统正交异性钢桥面板及其铺装的病害问题,提出了钢-超薄UHPC组合桥面方案,阐述其构造特点和在组合桥面设计中的必要性。(2)利用有限元软件Midas对润扬长江大桥的钢-超薄UHPC组合桥面方案进行整体计算。计算结果表明,采用组合桥面对大桥整体受力影响很小,对结构整体安全性基本没有影响。(3)利用ANSYS有限元软件对钢-超薄UHPC组合桥面进行了基于热点应力法的局部轮载分析,使用国内规范规定的汽车荷载对组合桥面进行分析,由分析的结果得知,35mm厚UHPC层对正交异性钢桥面板受力性能改善明显,钢桥面顶板应力幅下降达到68.72%,U肋和横隔板应力幅下降接近11.98%到32.38%,因此可大大降低钢桥面板疲劳开裂风险。同时计算得出的UHPC层表面最大拉应为7.48MPa,横桥向最大拉应力为7.36MPa。(4)对35mm厚UHPC层组合板进行横桥向抗弯试验研究,试验结果表明:UHPC层的开裂强度和极限强度与其截面配筋率密切相关。随着配筋率的增大,抗弯强度逐渐提高,开裂应力也逐渐增大。B5试件UHPC表层最小开裂应力已经达到了26.3MPa,是理论计算中横桥向拉应力7.36MPa的将近3.6倍,可以认为,在规定的汽车荷载作用下,UHPC表层产生的最大拉应力小于试验得出的UHPC层能够承担的拉应力,因此是能够保证结构安全可靠的,证明了此新型组合桥面结构的可行性。(5)阐述了钢桥疲劳评估的基本理论,简述了钢桥疲劳设计的三种方法,对美国、欧洲和中国钢桥疲劳设计规范进行了简要的对比。对润扬长江大桥钢-超薄UHPC组合板方案的疲劳寿命进行评估,引入热点应力法,根据欧洲规范(Eurocode)确定疲劳荷载模型,计算其热点应力并确定最不利构造细节的应力频值谱,最后通过热点应力S-N曲线和Miner线性累积损伤理论确定其疲劳寿命。