目前沥青混合料是主流的钢桥面铺装材料,但是由于沥青类材料高温易变形、低温易开裂的固有材料特性,在钢桥严苛的荷载与环境耦合作用下,铺装结构往往在短期内即出现开裂、拥包、脱空及坑槽等病害,而铺装层与钢板之间粘结的抗剪性能不足是造成使用寿命过短的重要原因。聚氨酯混合料因其良好的高低温及疲劳性能,有望成为钢桥面铺装材料极具前景的选择之一,而聚氨酯混合料与钢板之间良好的层间粘结不仅能充分发挥聚氨酯混合料优良材料性能,还是保证钢桥面铺装结构整体使用寿命的关键。因此,本论文针对聚氨酯钢桥面铺装防水粘结层材料的选择及其抗剪切性能进行研究,测试并分析防水粘结层材料、涂覆量、碎石洒布量、养生时间、温度和应力等不同因素对两种层间剪切破坏（剪切强度破坏和剪切疲劳破坏）的影响,并提出设计判据,为建立相应的设计标准奠定基础,有助于促进钢桥面聚氨酯混合料铺装结构的推广和应用。首先,提出采用基于性能平衡的设计方法对聚氨酯混合料的配合比进行设计,以50℃时0.3%析漏损失率和不出现“花白料”分别作为初拟胶石比的取值范围,通过马歇尔试验测定的体积指标和抗滑摩擦系数BPN20=60确定最佳胶石比的上下限,并对聚氨酯混合料进行高温、低温和水稳定性验证,考虑经济性,最终确定聚氨酯混合料的最佳胶石比为6.9%。其次,针对初拟的聚氨酯和环氧树脂防水粘结层材料,分析防水粘结层涂覆量、碎石洒布量和防水粘结层的养生时间这3个因素对防水粘结层抗剪强度的影响。结果表明,聚氨酯防水粘结层的抗剪强度显著优于环氧树脂防水粘结层。随防水粘结层涂覆量的增加,抗剪强度存在峰值,原因是在轮撵压实的过程中,过厚的防水粘结层的均匀性会遭到破坏。洒布碎石会影响界面粘结,因此碎石洒布量的增加会导致抗剪强度的持续下降。表干时成型的防水粘结层在试件养生过程中可以继续充分粘结铺装层底部,因此防水粘结层表干时成型的试件抗剪强度最好。3种因素的影响本质上是对界面粘结面积大小的影响。再次,针对聚氨酯和环氧树脂防水粘结层材料,分析温度、应力、防水粘结层涂覆量和碎石洒布量这4个因素对防水粘结层剪切疲劳性能的影响。结果表明,聚氨酯防水粘结层的剪切疲劳寿命同样显著优于环氧树脂防水粘结层,其剪切疲劳寿命随温度的升高而下降,原因是聚氨酯在0～70℃温区内出现了由玻璃态向高弹态转变的过程,导致聚氨酯模量的显著变化。两种防水粘结层材料的剪切疲劳寿命均随应力的升高而下降,防水粘结层涂覆量和碎石洒布量对剪切疲劳寿命的影响与剪切强度试验所得结论相同,本质上是影响了界面的粘结面积大小,最终建立了-10～70℃温区内两种防水粘结层材料的剪切疲劳寿命方程。最后,本研究分析了聚氨酯类钢桥面铺装结构防水粘结层基于抗剪性能的设计标准,结果表明:如果以规范给出的抗剪强度作为设计指标,聚氨酯和环氧树脂防水粘结层均满足设计要求,但如果以剪切疲劳寿命满足15年作为设计标准,环氧树脂防水粘结层达不到要求,建议在规范中增加以层间剪切疲劳性能作为设计指标,以避免层间脱空等病害。聚氨酯防水粘结层涂覆量宜在0.3～0.7kg/m~2内,环氧树脂防水粘结层涂覆量宜在0.5～0.7kg/m~2内,防水粘结层的养生时间应控制在表干时间附近。在钢桥面铺装结构实际施工中,碎石洒布量应越少越好,但应结合试验路铺筑时防水粘结层的粘轮情况综合判定。