随着桥梁结构形式的发展以及对材料的深入研究,组合结构已经在桥梁工程中得到了广泛的应用,这种结构形式能充分发挥钢结构优越的受拉性能以及混凝土良好的受压性能。但传统组合结构中混凝土的厚度较大,随着桥梁跨径的增大,结构的自重随着增加,桥梁的跨越能力受到限制。当采用连续梁桥时可能在上部混凝土中产生较大的拉应力,使得混凝土出现裂缝,从而影响桥梁结构的耐久性能和使用性能。故在本文中的研究中提出在超大跨度悬索桥上采用轻型组合梁结构,其主要的结构形式是超高性能混凝土(UHPC)和正交异性钢桥面板通过抗剪连接件组合在一起。由于UHPC具有强度高,耐久性好,收缩徐变小,体积稳定性好的优点,将其与正交异性钢桥面板组合,可以显著降低结构的自重,提高桥梁的跨越能力。这种组合结构不仅提高了桥梁的整体受力性能,另一方面也增大了车辆轮载下正交异性板的局部受力性能。本文基于跨琼州海峡的超大跨度悬索桥实例,主要进行了以下研究工作:(1)轻型组合梁的温度梯度模拟:基于太阳辐射以及结构与外部环境之间的热传递等理论,建立了日照作用下轻型组合梁桥结构温度场分析的第三类边界条件,得出了轻型组合梁桥面板的温度梯度。同时分析了沥青铺装层对轻型组合梁温度梯度的影响,最后对影响温度梯度的主要参数进行了分析。(2)超大跨度悬索桥主缆线形计算:结合具体的工程实例,分别采用解析法编程和有限元分析计算了悬索桥在成桥状态下的主缆线形和主缆内力,对比两种计算结果可知,采用有限元进行计算是可行的,故可以采用有限元分析进行大跨度悬索桥的静力计算。(3)轻型组合梁桥在超大跨度悬索桥上的静力计算:通过有限元软件,分别采用线性二阶方法和非线性方法计算了轻型组合梁在超大跨度悬索桥上的静力性能,两种计算结果的对比表明采用计算更为简便的线性二阶方法是可行。(4)轻型组合梁与传统钢箱梁方案的比选:将原桥方案即钢箱梁上铺沥青混凝土方案与轻型组合梁方案进行受力性能和经济性的对比,计算结果表明在超大跨度悬索桥上采用轻型组合梁更具优势。