为了解决正交异性钢桥面的疲劳破坏病害,提出了一种基于免蒸养超高性能混凝土(UHPC)的钢桥面组合结构,结合实际工程给出了栓钉布置和钢筋间距的优化方案,总结了适用于钢桥面铺装的UHPC材料性能指标;对于大面积摊铺问题,设计了UHPC专用铺装施工设备,并进行了工艺性试验;通过有限元模拟分析了润扬大桥不同铺装体系下的变形情况,并与实桥监测数据进行了对比。结果表明:免蒸养UHPC结合完善的养护工艺能够抑制早期收缩裂缝的产生与发展;UHPC铺装相较于原环氧沥青混凝土铺装,钢桥面板的最大拉应变下降了53.3%,最大肋间相对挠度下降了42%;UHPC铺装能大幅提高桥面系的刚度,降低正交异性钢桥面板和铺装层的疲劳开裂风险。