传统大跨径组合梁混凝土桥面板结构自重较大,造成组合梁结构的跨径长期得不到较大的突破,另外,普通混凝土材料的抗拉性能较差,造成混凝土桥面板结构因材料收缩、重载车轮作用等因素易开裂。本文利用超高性能混凝土（UltraHigh Performance Concrete,UHPC）优异的力学性能和耐久性能,研究了UHPC轻型桥面板结构,包括配筋UHPC平板结构和钢-UHPC组合矮肋板结构两类新型桥面板结构,UHPC轻型桥面板结构可将传统混凝土桥面板结构的平均厚度从28cm降至13-17cm之间。桥面板结构作为直接承受往复循环车轮荷载的重要结构,其抗弯性能一直是首要设计控制指标。因此,本文开展了以下研究:（1）研究了均厚分别为16cm和17cm的配筋UHPC平板结构的静力抗弯性能。首先,通过对比材性试验研究了添加小型粗骨料对常规UHPC材料基本力学性能与收缩性能两方面的影响,随后制作了含小型粗骨料UHPC平板构件和常规UHPC平板构件,通过四点弯曲试验研究了配筋UHPC平板构件的静力抗弯性能。静力抗弯试验结果表明:配筋UHPC平板构件受弯名义开裂强度为13.8-23.2MPa,开裂后会进入持久的多元裂缝发展阶段,具有稳定的抗弯刚度,最终由于构件底部受拉钢筋屈服,UHPC裂缝逐渐贯穿整个截面,导致构件破坏。基于试验中得到的荷载-挠度行为、应变响应与裂缝发展特征,提出了配筋UHPC平板结构的开裂强度、抗弯刚度、抗弯承载能力设计理论以及裂缝宽度计算理论,证明了常规UHPC桥面板结构的静力抗裂性能要稍微优于含小型粗骨料UHPC桥面板结构。（2）研究了配筋UHPC平板结构的疲劳抗弯性能。基于实际桥梁工程的疲劳设计需求,展开了多组等幅疲劳抗弯试验研究。疲劳抗弯试验结果表明:配筋UHPC平板构件在经历循环的设计疲劳荷载作用200万次或900万次后,并不会发生内部螺纹钢筋突然断裂的疲劳破坏现象,仅是构件底部UHPC材料轻微开裂,最大疲劳裂缝宽度范围为0.02-0.07mm之间。此外,还研究了疲劳构件中的裂缝发展规律、抗弯刚度退化和抗弯承载能力退化情况以及疲劳构件的名义应力S-N曲线数学模型,论证了UHPC桥面板结构在设计疲劳荷载作用下的抗弯性能主要受UHPC材料的开裂损伤情况影响,而在实桥设计使用期间内,疲劳损伤对UHPC桥面板结构的抗弯性能并不会造成严重的负面影响。（3）研究了均厚为13.4cm的钢-UHPC组合矮肋板结构的抗弯性能。提出将8mm厚的钢板置于矮肋底部以取代传统受弯螺纹钢筋,焊接180mm长的栓钉剪力连接件于钢板上,来连接钢板与UHPC矮肋板,并且将长栓钉剪力连接件的圆柱头延伸至UHPC顶板内,以取代传统抗剪箍筋。通过四点弯曲试验研究该钢-UHPC组合矮肋板结构的抗弯性能。抗弯试验结果表明:组合矮肋板构件受弯名义开裂强度为20.4-23.3MPa,开裂后同样会进入到持久的多元裂缝发展阶段,弯曲裂缝主要集中发展在矮肋中,最终由于构件底部受拉钢板屈服,UHPC裂缝逐渐贯穿整个矮肋截面,导致构件破坏。根据试验中得到的荷载-挠度行为、应变响应与裂缝发展特征,提出了基于粘结-滑移理论的钢-UHPC组合矮肋板结构裂缝宽度计算理论,以及抗弯承载能力计算与设计理论。验证了与UHPC平板结构相比,钢-UHPC组合矮肋板结构不但质量更轻,而且抗裂性更优。（4）探究了试验构件中UHPC材料内的钢纤维取向分布,使用多尺度有限元法分析了UHPC桥面板结构的受弯性能。利用电子计算机断层（CT）扫描成像技术分析了试验抗弯构件中UHPC材料的细观结构特征,重点分析了UHPC材料中的钢纤维取向分布,基于降阶均匀化理论建立了各向异性的多尺度UHPC材料有限元模型,研究了多尺度有限元方法分析UHPC桥面板结构的受弯性能。通过与传统的单尺度有限元法（使用各向同性材料单元）的计算结果和试验结果对比,验证了多尺度有限元法对模拟UHPC桥面板结构受弯行为具有更高的计算精度。（5）介绍了首座应用钢-UHPC组合矮肋板实桥的应用研究。钢-UHPC组合矮肋板结构于2020年首次应用在青龙洲大桥实际工程中,通过对青龙洲大桥建立精细化的整体和局部有限元模型,理论计算分析了钢-UHPC组合矮肋桥面板方案在实桥设计荷载作用下的受力状态,包括纵桥向结构受力、横桥向结构受力与接缝结构受力。结合多种足尺模型试验,研究了组合矮肋板结构的纵向抗弯性能、横向抗弯性能和T型湿接缝结构的收缩性能和抗弯性能。通过对比设计计算结果与试验结果,全方面验证了钢-UHPC组合矮肋板在实际桥梁工程建设中的技术可行性。