水损害是钢桥面铺装典型的早期病害模式之一,我国很多钢桥的桥面铺装在早期都出现了不同程度的水损害,湿热多雨地区的钢桥面铺装水损害现象尤为严重,铺装层中的脱层、裂缝、坑洞、鼓包、松散等病害严重影响行车的安全性和舒适性,降低了铺装层的使用寿命,甚至加剧了正交异性桥面系的钢板及焊缝过早产生局部开裂。钢桥面铺装层的水损害与行车荷载作用下的动水压力关系密切,同时也与正交异性钢桥面系结构构造特点密切相关,把握其作用机制与主要影响因素对于预防此类病害具有重要意义。本文基于渗流固结、断裂力学等基本理论,建立钢桥面铺装层水损害力学模型,结合室内试验和工程观测研究识别钢桥面铺装水损害的主要因素,在此基础上,结合国内近些年的实践提出钢桥面铺装层防治水损害的措施。首先,基于Boit渗流固结基本理论,将钢桥面铺装层沥青混凝土视作多孔介质弹性体系,采用ABAQUS有限元建立三维正交异性钢桥面铺装体系模型,分析了行车荷载、行驶速度、铺装层的渗透系数和回弹模量等因素对铺装层孔隙水压力分布的影响。结果表明,行车荷载作用下铺装层会先产生正孔隙水压力,之后出现真空负压的泵吸作用,反复作用下会加速铺装层破坏。保持行车速度和荷载分别在60km/h和0.7MPa,温度由5℃增加到35℃时,铺装层最大孔隙水压力相应地由155.88k Pa增加到了436.88k Pa,接近原来的3倍;保持温度和作用荷载分别为25℃和0.7MPa,行车速度由40km/h增加到120km/h,铺装层最大孔隙水压力由234.22k Pa增加到了393.03k Pa,为原来的1.7倍;保持温度和行车速度分别为25℃和60km/h,作用荷载由0.5MPa增加到1.1MPa,铺装层最大孔隙水压力由202.17k Pa增加到了444.69k Pa。,因此,高温度、重荷载、高车速工况下都会加剧动水压力作用。其次,基于弹性断裂力学理论,采用ABAQUS有限元软件建立带扩展有限元（XFEM）裂缝的正交异性钢桥面铺装模型,分析了行车荷载引起的动水压力对裂缝尖端J积分的影响,以及轴重、铺装层材料回弹模量、裂缝深度和裂缝数量等对裂缝尖端J积分的影响规律,从而对铺装层的裂缝扩展进行了量化研究。当裂缝深度由1cm增加到4cm时,在动水压力相同的情况下,裂缝尖端J积分变化不大;当裂缝深度和动水压力分别为3cm和0.4MPa,裂缝长度由2cm增加到20cm,裂缝尖端J积分也由0.701N/m逐渐增加到2.301N/m,可见裂缝长度对于裂缝尖端J积分影响较大,早期裂缝若得不到及时修补,裂缝扩展速度也会越来越快;当裂缝长度和深度分别取20cm和3cm,分别等间距预设1、2、3、4条裂缝,结果表明当动水压力相同时,J积分值变化幅度不超过15%,裂缝数量对裂缝尖端J积分影响不大;当改变铺装层温度,从5℃增加到30℃,保持裂缝长度和深度依旧分别为20cm和3cm,J积分值变化较大,动水压力为0.4MPa时,5℃对应的J积分值为0.61N/m,30℃对应的J积分值为2.94N/m,增加了接近400%,因此温度对于裂缝的扩展影响较大。然后,针对钢桥面铺装层早期较为常见的鼓包病害,基于一阶剪切变形板理论,将钢桥面铺装层的鼓包扩展简化为界面裂纹扩展过程,采用虚拟裂纹闭合技术建立铺装层鼓包模型,将鼓包尖端能量率作为鼓包扩展指标,分析了径厚比、荷载大小、铺装层厚度、回弹模量等因素对鼓包尖端能量释放率的影响。当铺装层回弹模量和鼓包处受到的荷载分别为3900MPa和0.4MPa,铺装层厚度取0.05m,径厚比（鼓包半径/铺装层厚度）从1增加到5,能量释放率也由0.96J/m2增加到130.03J/m2;当鼓包半径取0.1m,并保持其他参数不变,铺装层厚度由0.04m增加到0.08m,能量释放率也由10.12 J/m2降低到3.01 J/m2;当鼓包半径和铺装层厚度分别为0.1m和0.05m,鼓包处受到的荷载由0.2MPa增加到0.8MPa,能量释放率也由0.32J/m2增加到23.24 J/m2;保持鼓包半径、铺装层厚度和竖向均布荷载不变,铺装层回弹模量由1GPa增加到5GPa,能量释放率也由18.74 J/m2降低到4.02 J/m2。因此,重荷载、高温等均会加速鼓包的扩展,而铺装层较薄和径厚比较大时同样也会加速鼓包的扩展。最后,根据研究结果与国内工程实践,提出了预防钢桥面铺装水损害的建议和工程措施。