桥梁工程中普遍存在结构耐久性差,钢材腐蚀严重,长期性能不足等重大问题,而纤维增强复合材料(FRP,Fiber Reinforced Polymer)因其具有轻质高强、抗疲劳和耐腐蚀等优越性能,能够改善和解决传统材料带来的一系列问题,已经在桥梁工程中成为桥面板材料的新选择。将FRP型材与混凝土两者组合,课题组开发了一种BFRP模壳-混凝土组合桥面板结构,能够充分发挥各自的优越性能,即底部BFRP型材耐腐蚀高抗拉性能,顶部混凝土抗压性能。本文在课题组前期研究基础之上,认识到该组合桥面板结构整体刚度、材料利用率等仍有提升空间,长期性能还未进行有效评价,因此进行了以下几个方面的研究:(1)BFRP模壳-混凝土组合桥面板结构优化设计。经过初步优化设计、有限元分析、方案比选及最终优化设计,提出一种新型高性能BFRP模壳-混凝土组合桥面板。相比课题组原模壳截面,新型BFRP模壳截面材料利用率提高12.8%,组合桥面板整体刚度提升1.8倍,新型截面优势明显。并对生产出的BFRP构件进行了相应的力学性能试验,得到BFRP模壳实际抗拉强度及弹性模量。(2)BFRP模壳模拟混凝土浇筑试验。分析了在加载和卸载过程中BFRP模壳不同位置的挠度和应力变化趋势,验证了BFRP模壳作为施工模板而不加其他支撑的可行性。并与原模壳刚度对比发现,新型模壳截面刚度提升明显。(3)BFRP模壳-混凝土组合桥面板静力及长期持荷试验。根据各类参数的变化设计出若干组组合桥面板,对比分析了原有模壳和优化模壳型式下的组合桥面板静力性能和刚度变化,并开展了长达1000h的长期持荷试验研究,试验结果表明新型BFRP模壳-混凝土组合桥面板具有良好的整体受力性能和长期稳定性能。并提出组合桥面板三阶段挠度-时间曲线模型。(4)BFRP模壳-混凝土组合桥面板静力及疲劳性能数值模拟。ANSYS有限元模拟下的极限荷载和荷载位移曲线与试验结果较为接近。对组合桥面板进行疲劳寿命预测并与实测值进行对比,得到不同荷载水平下的疲劳寿命及疲劳S-N曲线,通过拟合出的线性疲劳方程可以求出任意荷载水平(或荷载幅值)下的疲劳寿命。