泡沫混凝土是一种通过引入大量泡沫而制备的多孔水泥基材料,具有质量轻、缓冲减震、施工便利、整体性好等优点。桥梁填料是指拱桥中位于桥面板和桥拱之间的填充物,用于桥面板和桥拱之间的荷载传递。传统的拱上填料一般采用砂石材料,但砂石材料存在着自重大、压实困难、易发生沉降、吸水率高等缺点。而利用泡沫混凝土代替传统砂石用于桥梁填充部位,可明显降低桥梁自重,改善受力情况,提高桥梁的承载能力。本论文基于南京长江大桥南引桥双曲拱桥维修加固的工程背景,从双曲拱桥拱上填料的基本性能要求出发,探究影响泡沫混凝土性能的主要因素,制备符合要求的泡沫混凝土,并对泡沫混凝土填料在服役过程中的应力应变状态进行监测。本研究以P.II 52.5水泥作为主要原材料,研究了工艺参数(包括搅拌时间、水灰比、烘干制度等)对泡沫混凝土强度的影响,确定了最佳的成型工艺。在该成型工艺的基础上,进一步研究了密度等级、发泡剂种类、胶粉掺量、纤维种类及掺量等因素对泡沫混凝土抗压强度、干燥收缩、吸水率及抗冻性等性能的影响,同时利用X-CT、SEM等微观表征方法从不同尺度上观察和分析泡沫混凝土内部的孔结构,建立起泡沫混凝土宏观性能与微观结构间的联系。对常用的三类发泡剂(植物蛋白、动物蛋白和人工合成类发泡剂)性能进行了比较,实验结果显示,人工合成类发泡剂制备的泡沫气孔孔壁更厚、圆形度更高,具有更高的强度和稳定性,因此将这种泡沫拌入水泥浆后制得的泡沫混凝土强度更高、吸水率更低、抗冻性能更强。同时,探索了泡沫混凝土的改性方法,研究表明:可再分散性乳胶粉的掺入可以显著改变泡沫混凝土的孔结构,但其作用因发泡剂种类而异;PP纤维和木质素纤维的掺入均可以降低泡沫混凝土的干燥收缩,但PP纤维会使试件中的大孔增多。为了保证泡沫混凝土作为桥梁填料服役的安全性,本研究对长江大桥双曲拱桥55跨的拱上填料泡沫混凝土和桥面板混凝土内部的应变进行了监测。监测结果显示,拱上填料泡沫混凝土的横向应变高于桥面板,90d测得的填料横向收缩为700微应变,小于设计的收缩上限值(1000微应变),符合设计要求。