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钢桥面铺装层作为整个钢桥面结构的重要组成部分,其发展越来越受到学术界及工程界的重视。针对自重非常敏感的特大跨径桥梁,本文提出一种钢-超薄UHPC-TPO组合桥面解决方案。本文是以虎门大桥作为工程背景,拟对钢-超薄UHPC-TPO铺装体系方案的进行抗弯疲劳性能的研究,本论文主要完成了以下工作:开展钢-超薄UHPC-TPO组合板静力抗弯试验研究。试验结果表明:TPO比UHPC更早呈现非线性特性;当UHPC层裂缝宽度达到0.2mm时,TPO并没有开裂,仍具有较强的变形能力。组合板破坏时,钢-UHPC层间滑移较小,最大滑移量为3.12mm;TPO-UHPC界面无明显变化。采用弹性分析方法计算UHPC的开裂强度为22.08~24.28MPa,大于实桥荷载作用下UHPC顶面横向拉应力;当UHPC裂缝宽度达到0.05mm时,TPO层无可视裂缝出现,TPO开裂强度应超过此时其对应的计算拉应力6.15MPa,远高于实桥荷载下横桥向TPO最大拉应力。采用塑性分析方法计算钢-UHPC-TPO组合板的极限抗弯承载力,与试验值相比偏大。结合有限元分析方法,对组合板的横向抗弯疲劳性能进行研究。结果表明:钢桥面-超薄UHPC-TPO组合铺装体系在最不利荷位工况下,有限元计算横桥向UHPC层最大拉应力6.93MPa,横桥向TPO层最大拉应力1.04MPa;组合板在UHPC层拉应力范围为1.9MPa~9.3MPa的疲劳荷载作用下(等效脉动应力为8.5MPa)和UHPC层拉应力范围为2.9MPa~14.0MPa(等效脉动应力13.2MPa)的疲劳荷载作用下,先后加载200万次和337万次,UHPC层表面出现宽度为0.05mm裂缝,TPO表面始终未见裂缝出现。组合板单独在拉应力范围为2.9MPa~14.0MPa(等效脉动应力13.2MPa)的疲劳荷载作用下,历经430.1万次后,UHPC最大裂缝宽度达到0.05mm,TPO仍无可视裂缝出现。TPO显示出良好的抗裂纹扩展性能;组合板在疲劳试验前后,刚度分别下降13.1%和9.6%;剩余强度分别下降15%和11%,显示出良好的抗弯拉疲劳性能。分别采用损伤-断裂力学方法和Miner线性理论方法建立了钢-超薄UHPC-TPO组合铺装体系疲劳损伤模型并预估钢桥面-超薄UHPC-TPO组合铺装体系的疲劳寿命。