正交异性钢桥面沥青铺装技术近年得到了较快发展,浇筑式沥青混合料、环氧沥青混凝土、UHPC高强混凝土等新型铺装材料得到了日益广泛应用。钢桥面铺装抗疲劳耐久性,尤其对于较薄钢桥面板的桥面铺装的抗疲劳耐久性仍然是一个技术难点。钢桥面铺装实际力学行为和受力状态是铺装材料抗疲劳设计的关键参考依据,目前主要通过数值模拟计算确定,有必要进行实桥检测评价验证。环氧沥青混合料的设计、试验评价目前一般参考普通沥青混合料技术指标,环氧沥青混合料的疲劳性能及其影响因素也还缺乏深入的研究评价。为了掌握钢桥面沥青铺装实际受力状态及力学行为规律,评价环氧沥青混合料疲劳性能影响因素和规律,本文开展了对在役实桥钢桥面铺装受力状态评价与分析,提出铺装层变形性能要求,针对钢桥面铺装补强增韧设计目标,对环氧沥青微观结构、性能特征和优化设计开展研究,对环氧沥青混合料的疲劳性能及其影响因素开展系统试验评价研究。在役实桥的桥面铺装受力状态评价数据分析显示,改性沥青混凝土桥面铺装在车辆荷载作用下表现出显著的粘弹性,车辆行驶速率、桥面纵坡、超载对桥面铺装的受力有明显的影响,桥面铺装的受力变形过程表现显著的粘弹性,需要考虑塑性累积变形的影响。与改性沥青混合料桥面铺装在荷载作用下具有较明显的塑性变形累计特性不同,环氧沥青混凝土是一种热固性材料,环氧沥青钢桥面铺装在持续荷载作用下具有瞬时弹性变形特性,不会发生塑性变形累积。检测数据表明在常温、标准荷载条件下,一般改性沥青铺装的动态横向拉应变基本低于300με,环氧沥青铺装的动态横向拉应变基本低于200με。钢桥面铺装实际承受复杂纵向应力、横向应力、竖向应力、剪应力三维应力作用,需要以横向受力为主综合考虑进行铺装结构设计。桥面铺装结构有限元数值模拟计算与实桥检测数据进行了比较分析,表明桥面铺装承受动态重复荷载作用,按照弹性假设有限元计算值与动载检测值分布规律基本一致,按照弹性假设进行有限元模型计算,可以反映铺装层基本应变水平的范围,指导铺装材料设计与评价。针对增韧补强环氧沥青混凝土开展系统研究,试验数据显示环氧沥青微观结构随环氧树脂掺量的不同而变化,随着环氧树脂固化物掺量的增加,环氧树脂固化物相与沥青相会出现反转,所评价的环氧沥青出现反转的环氧树脂临界掺量为37%。当环氧树脂掺量小于37%时,沥青以连续相的方式存在,环氧树脂固化物以小颗粒形式分散在沥青相中,此时的环氧沥青表现为沥青的热塑性。当环氧树脂掺量大于37%时,环氧树脂固化形成交联网状结构,此时环氧树脂固化物形成连续相,基质沥青为分散相,环氧沥青转变为热固性材料,主要表现的是环氧树脂性能。当环氧树脂固化物掺量达到50%时,形成的交联网状结构均匀、密实,环氧沥青强度和变形性能基本达到综合最优水平,试验结果显示添加50%环氧树脂的环氧沥青混合料具有较优的高温稳定性、变形性能和强度。环氧沥青混合料小梁弯曲试验及四点弯曲疲劳试验结果表明:级配类型对环氧沥青混合料疲劳性能高低顺序为:细级配、中级配、粗级配。油石比显著影响环氧沥青胶浆性能,主要体现在影响集料颗粒表面“结构沥青膜”厚度,适当提高油石比有助于提高环氧沥青混合料疲劳性能,同时需要综合考虑铺装表面抗滑性能优化设计。试验对比分析显示填料粒径大小、比表面积及物理几何性质对环氧沥青混合料疲劳性能有显著影响,试验表明采用粒径较小、比表面积大、颗粒表面粗糙的填料可显著增强环氧沥青胶浆强度性能,进而提高环氧沥青混合料抗疲劳性能。小梁弯曲试验试件断裂面集料断裂面积比统计结果表明粗级配、低油石比环氧沥青混合料内部集料断裂情况较多,集料颗粒断裂情况显著影响环氧沥青混合料疲劳性能。混合料的集料颗粒断裂情况分析表明环氧沥青混凝土不同于普通沥青混凝土,环氧沥青混合料的集料断裂强度显著影响其抗弯强度,采用断裂强度较高集料,可以增强环氧沥青混合料弯拉强度,进而提高环氧沥青混合料疲劳性能。对研究成果在实体工程的应用情况进行了调查分析,显示增韧补强型环氧沥青铺装可显著提高钢桥面铺装结构体系刚度,并延长铺装抗疲劳耐久性,实桥检测数据分析也可为相关钢桥面铺装结构设计、铺装结构受力状态评价、环氧沥青混合料设计与评价提供参考。