轻型钢网架-混凝土组合结构桥梁,是采用轻型空间钢网架承托混凝土面板,通过剪力连接件将空间钢网架与混凝土面板连接成整体,共同受力的桥梁。该桥型的应用与研究目前尚处于起步阶段。本文针对其基本受力性能及设计方法进行研究,主要研究内容包括:1、研究了轻型钢网-混凝土组合梁桥结构受力性能随设计参数变化的影响规律,提出了基于正交分析的基准无量纲权重分析法,可以确定轻型钢网架-混凝土组合梁桥的最优设计参数,该方法也可推广应用于其他类似形式的桥梁结构参数优化设计。2、研究指出倾斜钢腹杆对组合梁的极限抗弯承载力和变形均有较大的影响。基于刚度均摊的简化假定,提出了“腹杆等效宽度”概念,据此建立了计入倾斜腹杆贡献的极限抗弯承载力及弯曲刚度理论计算公式,考虑钢网架的剪切变形推导了钢网架的剪切刚度理论计算公式。根据既有试验数据及建立有限元模型分析,对本文提出的抗弯承载力公式和变形计算公式进行了验证,表明本文公式具有较高的计算精度。3、提出了一种适用于轻型钢网架-混凝土组合结构梁桥的K形节点,通过模型试验,研究了该节点的受力模式、破坏形态、传剪机理及极限承载力计算方法。提出K形节点破坏主要为钢管交汇区的直剪破坏,混凝土弦杆节间的轴力差在节点区产生的竖向剪力是造成K形节点破坏的主要原因。节点区的抗剪承载力主要由弦杆混凝土、连接螺栓、键销钢筋以及PBL剪力键提供。基于节点区的破坏形态建立了简化分析模型,提出了节点抗剪承载力简化公式,可以指导K形节点设计计算。4、开展了连接螺栓和键销钢筋的直剪试验,提出了连接螺栓和键销钢筋的多折线荷载-滑移本构关系,为K形节点受剪有限元分析提供了基础。根据局部连接的力学模型及参数所建立了三维精细化K形节点区非线性仿真模型,计算结果能够较好地反映节点破坏形态及极限承载力,荷载-位移曲线与试验结果吻合良好。5、研究了点支撑混凝土顶板在均布荷载作用之下的剪力滞效应,通过建立基准有限元模型,提出点支撑混凝土顶板剪力滞效应较强,在节点附近存在负剪力滞区域。利用能量变分原理,建立待定幂指数的位移函数,推导了任意幂指数下混凝土顶板正应力计算公式,进一步引入纵向位置修正系数β,对计算公式进行修正,提出当位移模式中取5次幂指数,并采用合适的修正系数β即可得到与有限元值趋势吻合较好的计算结果。计算了混凝土顶板翼缘有效分布宽度并与各种规范进行对比,结果显示,各规范计算值普遍偏大,偏于不安全。