正交异性板因为其质量轻、强度高、跨度大等优点,在近代大跨度桥梁建设中应用广泛,但因其结构焊缝数量多、构造复杂、焊接残余应力大,在长期的车辆荷载的作用下容易发生疲劳问题,严重阻碍了正交异性板的推广应用。为改善正交异性板的疲劳性能,提升结构疲劳寿命,在分析总结国内外研究学者针对正交异性钢桥面板疲劳性能的改进方法的基础上,提出全曲线波形板—UHPC组合桥面板概念,并对其设计参数进行优化,最后对比传统正交异性板,对组合桥面板焊缝的疲劳性能进行研究。本文主要开展了以下几个方面的研究工作:(1)回顾了正交异性板疲劳问题的发展历史,在分析结构构造及受力特点的基础上,对其疲劳问题根源进行探究,将国内外学者对改善正交异性板疲劳问题的对策进行分析总结,提出一种新型的组合桥面板结构—全曲线波形板—UHPC组合桥面板,并参考传统正交异性板,对全曲线波形板—UHPC组合桥面板的截面进行设计,同时对参数取值进行初步确定。(2)利用ANSYS软件建立了组合桥面板的有限元模型,分析了各设计参数值变化对结构力学性能的影响,结果显示:横向投影长度、纵向投影长度及曲线次数都是影响结构力学性能的重要结构设计参数,其中纵向投影长度的影响较大,横向投影长度及曲线次数的影响相对较小;纵向投影长度增大会明显增大结构自重和刚度,曲线次数增大会增加弯折处的应力集中程度,须合理取值。(3)利用响应面法及Design-Expert数据分析软件对3个结构设计参数进行优化,发现3个设计参数对焊缝处的应力影响的交互作用不显著,焊缝处应力的影响因素主次顺序为纵向投影长度>曲线次数>横向投影长度;实验值与响应面法预测值误差为0.236%,优化后的设计参数较为理想。优化后得到的设计参数合理取值为:横向投影长度为135mm、纵向投影长度为65mm,曲线次数为4。(4)分析各类疲劳寿命设计方法,选取基于S-N曲线的热点应力法来评估组合桥面板焊缝的疲劳性能。对比各国规范的标准疲劳车,选择欧洲Eurocode3规范的疲劳车模型Ⅲ进行结构加载,之后利用泄水法得到应力幅与作用次数,最后基于FAT90级S-N曲线和Miner线性累积损伤理论计算结构的疲劳寿命,并与传统正交板进行比较,结果表明:优化后的组合桥面板结构其焊缝疲劳性能提升明显,顶板焊趾处疲劳寿命提升4.9倍,横隔板焊趾处接近无限疲劳寿命,完全满足设计规范要求,相比传统正交异性板具有明显优势。