为了研究合理的太阳能路面模型,本文提出了一种基于微光伏阵列的空心板块太阳能路面结构,通过对其力学特性和发电效能进行模拟仿真,以期提出结构尺寸、材料参数和微光伏阵列排布的优化方案,并制备模型进行性能测试验证,从而为空心板块太阳能路面的研究和应用提供合理的依据。1)提出了一种基于微光伏阵列的空心板块太阳能路面结构,基于正交试验设计方法选取影响其力学特性的九个主要因素,确定了各因素取值水平组合方案,建立三维有限元模型进行了该结构的力学响应数值模拟,确定了其临界荷位为板块中心;通过正交试验结果分析及单因素敏感性分析,得到了各因素对力学响应的影响规律,优化确定了该结构的合理尺寸为70cm×70cm×25cm,空腔高度为3cm,其中透光板尺寸为60cm×60cm×0.75cm,侧壁宽和隔板厚分别为5cm和0.3cm。2)测试了光伏电池条的伏安特性,基于正交试验设计方法选取影响微光伏阵列发电效能的四个主要因素,确定了各因素取值水平组合方案,采用光伏系统设计软件对其发电效能进行了仿真分析,并结合单因素敏感性分析得到了各因素对其发电效能的影响规律,优化确定了合理的微光伏阵列排布方式,即电池组的倾角、方位角、间距和边距分别为28°,10°,12mm和18mm。3)根据力学分析对材料性能提出的要求,选取并检验了原材料,设计了聚丙烯纤维混凝土配合比,并对其性能进行了测试,结果显示其抗弯拉强度超过6MPa,表明聚丙烯纤维混凝土可用于制备太阳能路面混凝土空心板块。4)设计模具制备了微光伏阵列空心板块太阳能路面结构的室内模型,测试了其力学性能和发电效能。结果显示,在标准轴载作用下其实测最大竖向位移比有限元模拟结果减小了 4.8%,表明有限元法能较准确地模拟该模型的力学特性;同时,该模型的伏安特性与单块电池条的相似,由于电池条串联后损耗增大,其实际最大输出功率比理论值降低了 9.1%,表明其发电效能良好。总之,本文的研究结果可为微光伏阵列空心板块太阳能路面的后续研究和应用提供借鉴。