由于大跨径钢桥面铺装的使用条件和要求均远高于普通路面,其铺装一直是该桥型建设的世界公认难题之一。本文在前期聚合物钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Polymer Concrete,简称SFRPC)材料优异的力学性能基础上采用理论分析、数值模拟、试验研究相结合的方法对聚合物钢纤维混凝土钢桥面铺装结构性能进行研究,主要研究内容和结论包括:1.论文运用复合材料力学理论、纤维间距理论、裂纹尖端闭合力模型,理论分析了聚合物钢纤维混凝土的阻裂增强机理。2.对聚合物钢纤维混凝土的主要材料物理力学性能进行研究,主要包括坍落度试验,干缩性能试验,不同龄期下抗压、抗折试验,抗压弹模试验等,试验结果表明:(1).聚合物钢纤维混凝土具有较好的和易性,不同龄期下其干缩率比普通混凝土下降50%以上。(2).其前期的抗压、抗折强度上升较慢,后期强度上升明显,其中28d的抗压、抗折强度能分别达到50MPa和10MPa以上。(3)材料的弹性模量达到34.4GPa,运用于钢桥面铺装中可以很好的改善铺装层变形过大等问题。3.论文根据聚合物钢纤维混凝土的材料特点,设计了两种铺装结构:单层铺装和带磨耗层的双层铺装,进行铺装结构性能复合小梁试验,试验结果表明:(1).聚合物钢纤维混凝土作为铺装层与钢板形成的复合结构的正、负弯矩下的弯拉刚度明显高于改性沥青SMA和环氧沥青铺装层形成的复合结构的弯拉刚度,其中正弯矩下前者刚度分别为后两者刚度的14.4倍和4.7倍。(2).单层铺装结构中增加铺装厚度可以明显的提高正弯矩下结构的弯拉刚度和复合结构的承载力,其中80mm铺装厚度为60mm铺装厚度的弯拉刚度的2.74倍。(3).带磨耗层的双层铺装结构弯拉刚度远高于单层铺装结构弯拉刚度,其中10mm+70mm结构刚度为单层70mm结构刚度的1.6倍。(4).负弯矩作用下的结构承载力远不如正弯矩作用下结构的承载力,且厚度的增加对承载力的贡献不大。(5).无论模拟正负弯矩作用,结构在承受极限荷载作用下,仍具有一定的延性破坏特征,证明聚合物钢纤维混凝土具有良好的力学性能,是理想的钢桥面铺装材料。4.对聚合物钢纤维混凝土与钢板界面粘结层设计了弯拉试验、剪切试验、拉拔试验,对聚合物钢纤维混凝土与磨耗层界面粘结层设计了弯拉试验、剪切试验试验,试验方案均为偏保守设计。其中常温下自制粘结剂I形成的界面的剪切强度、弯拉强度、拉拔强度分别能达到4.7MPa,6.2MPa,3.9MPa,远高于环氧树脂和环氧沥青的粘结强度;常温下自制粘结剂II形成的界面的剪切强度、弯拉强度能达到3.5MPa和2.6MPa,远高于水泥净浆的粘结强度。界面粘结剂I和II破坏界面均粘附有较多混凝土,证明界面粘结强度强于自身强度。5.对铺装结构进行了数值模拟分析。分析表明:(1)在横隔板附近处纵、横向最大层间剪应力水平均达到峰值,且变化较快。(2).较高弹性模量下可以明显降低铺装层的最大竖向位移和铺装层的最大横向拉应力,但铺装层最大纵向拉应力水平也较高。(3).铺装层和钢板之间的层间剪应力水平较高,对比自制粘结剂I、II形成的界面粘结强度远高于计算模拟结果。