目前,我国对钢管混凝土拱桥拱肋的焊接普遍采用人工焊接方式进行焊接。在高空复杂的施工条件下,人工焊接的质量无法保证、焊缝不均匀、焊缝检测合格率较低。鉴于此,本文制作厚钢板及拱肋试验钢管,使用全位置焊接机器人对厚钢板及拱肋试验钢管进行焊接试验,对焊缝外观进行检查,研究钢管混凝土拱桥拱肋自动化焊接的可行性,并对焊接机器人的焊接参数进行研究。同时,本文采用ANSYS有限元软件对厚钢板焊接温度场进行数值模拟,对钢板试验和模拟的温度热循环曲线进行对比。采用ANSYS有限元软件对拱肋环焊缝焊接温度场及应力场进行数值模拟。研究结果表明:(1)在单一变量下,改变焊枪摆宽、焊接电流、焊接电压、焊接速度及焊枪左右延时都会对焊缝宽度及焊缝厚度造成规律性变化。(2)全位置焊接机器人能满足平焊缝及环焊缝的自动化焊接。(3)对厚钢板和拱肋环焊缝温度场进行模拟,厚钢板和拱肋环焊缝温度场分布相似,远离热源的位置温度变化缓慢,随着热源的靠近,节点温度迅速升高,焊缝区最高温度超过了2000℃,每层焊接完后焊件进入冷却阶段,整个焊件温度开始下降。(4)厚钢板焊接模拟的温度热循环曲线与试验测试的温度热循环曲线基本一致,证明模拟过程中采用的热源模型及材料属性较合理,计算的温度场结果较准确。(5)对拱肋环焊缝应力场进行模拟,各层等效残余应力均表现为拉应力,且各层均在钢管内表面焊缝底部的等效残余应力值最大。焊接结束后,径向和环向残余应力在内外表面大部分区域都形成压应力;轴向残余应力形成拉-压相间的应力分布。残余应力形成过程中,第2～7层的径向、环向、轴向及等效应力残余应力曲线与第1层径向、环向、轴向及等效应力残余应力曲线相比,除在波峰及波谷处有微小变化外,在其他区域的残余应力几乎不变。