随着大跨度桥梁的发展,钢箱梁得到广泛的应用,但是疲劳开裂问题也日益突出,其中横隔板弧形切口处疲劳开裂是钢箱梁的主要疲劳病害之一。为了改善弧形切口应力集中程度,本文探讨了一种新型桥面板结构—钢聚氨酯夹层桥面板,它由两层钢板和聚氨酯弹性芯层粘结而成,该种结构能提高桥面板刚度,轻质高强,抗疲劳性能好。本文主要以广东省东莞市某座悬索桥的一段桥面系为依托,建立钢-聚氨酯夹层桥面的钢箱梁节段模型,分析其与传统钢桥面相比,对弧形切口应力的改善效果,并对弧形切口形式、相关参数进行分析,最后利用参数分析结果进行优化设计。本文首先介绍了夹层结构、弧形切口的研究现状;第二章根据实际工程,分别建立钢桥面和钢-聚氨酯夹层桥面钢箱梁的节段模型,对两种方案下结构的整体受力和弧形切口应力进行对比分析,并进一步探究弧形切口受力特点的原因;第三章分析节段模型中切口形式和横隔板高度对切口应力的影响;第四章分析节段模型中横隔板间距等参数对切口应力的影响;第五章应用参数分析结果,对原节段模型进行优化分析并对比。结果表明,同等质量的钢-聚氨酯夹层桥面方案与钢桥面方案相比,面板、纵肋和横隔板的应力均减小且面板应力降幅最大,同时切口应力降幅也明显,进一步分析发现,夹层桥面方案由于提高桥面刚度减小变形而间接影响切口应力;在背景工程钢-聚氨酯夹层桥面方案中,原切口形式是最佳形式且横隔板高度对切口应力影响较小;参数分析结果揭示,横隔板间距、横隔板厚度、纵肋间距、切口间隙、切口半径等参数通过约束作用和变形作用间接影响切口区域,所以切口应力随其波动变化,而随着夹层板面层钢板和芯层厚度增加,切口应力峰值绝对值降低;与原节段模型相比,优化后的钢-聚氨酯夹层桥面质量降幅23%,切口应力幅值变化不大,但是挠度降幅47%,同时夹层桥面方案增加了横隔板间距、纵肋间距、弧形切口半径和间隙,减少了焊缝数量,有利于减少疲劳病害问题。