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通过在正交异性钢顶板与铺装层间设置高性能混凝土永久结构层(如STC),形成组合铺装体系,以期同时改善正交异性钢桥面板和铺装层的受力状况。但由于STC造价较高、施工工艺要求严格等原因,本文以东莞水道主桥(闭口肋)和常虎匝道桥(开口肋)为工程背景,展开了正交异性钢桥面板力学性能研究和基于相同造价的正交异性钢桥面板不同铺装设计方法的适用性研究,即将相同造价的正交异性钢桥面板STC组合铺装体系等效为不同钢顶板及纵肋厚度的普通混凝土组合铺装体系,对两者的受力性能展开进一步研究。研究结果表明:(1)首先,利用有限元方法对节段简化模型进行了讨论,包括模型的边界条件、网格尺寸、纵横向范围、最不利荷载工况等,通过对比各要素变化时对结果的影响规律,确定了正交异性钢桥面板的受力特性及简化计算模型的相关参数。(2)其次,通过对比分析钢桥面板和铺装层组合前后正交异性钢桥面板的竖向位移峰值、纵横向拉应力峰值的变化情况,发现钢桥面板和铺装层间采用组合铺装设计可以显著降低桥面的各项力学指标,对改善钢桥面板的局部受力有利。(3)再次,通过建立考虑组合效应的铺装体系模型,分析了不同结构层材料对桥面板受力的影响情况,由于结构层与钢主梁一起参与受力,结构层刚度增加,其承担荷载的比例增大,使得正交异性钢桥面板和沥青层的位移、应力峰值水平均有所降低,而结构层的应力峰值有所升高;当使用STC代替沥青作为铺装下层时,相同工况作用下,桥面板刚度提高约38%,与STC基层相比,当采用C60混凝土作为铺装基层时,两者之间的刚度仅相差约2.4%,说明这两种钢桥面板组合铺装体系的刚度基本相同,但此时C60混凝土基层的拉应力已超出其抗拉强度设计值。(4)最后,研究了正交异性钢桥面板普通混凝土组合铺装体系的受力性能随不同厚度顶板、纵肋的变化情况,并将STC基层按造价相同的原则等效为钢顶板、纵肋厚度。对比分析增加钢顶板厚度和纵肋厚度的普通混凝土组合铺装体系相较于STC组合铺装体系,前者可以显著降低钢桥面板和铺装层的应力峰值水平,再加上其施工工艺简单,使得等效后的组合铺装体系适用性更强。(5)此外,研究发现闭口加劲肋桥面板和开口加劲肋桥面板受力上的差异主要体现在:随着纵肋厚度增加,纵肋的抗扭刚度增大,荷载作用下纵肋的扭转效应引起与纵肋连接处的横隔板横向主应力峰值增加,对横隔板受力十分不利。