最早运用正交异性扁平钢箱梁的是英国1966年建造的Seven桥,当时采用扁平钢箱梁的主要目的是为了改善大跨度悬索桥的抗风性能。扁平钢箱梁代替桁架桥被认为可与飞机工业中双翼飞机改进为单翼飞机相比的革命性变革。扁平钢箱梁具有自重轻、刚度大、维护方便等特点,因此,自1966年以来,包括法国、丹麦、日本、中国等许多国家均将正交异性板钢箱梁作为大跨缆索支承桥梁加劲梁的主要形式之一近些年来,国内外已建成的扁平钢箱梁桥在运营过程中发现一些与结构、构造和制造相关的重要问题,并且随着服役时间的增长越来越突出。造成上述原因是因为扁平钢箱梁结构复杂,其截面形式也并不规则,所受荷载也不是单一荷载。现阶段的钢箱梁制造技术,对其所包含的闭口截面或者板条肋,均采用薄板组焊而成,这就导致在同一断面内包含了几百条不同坡口形式、焊接方法和熔合形状的焊缝。而焊接的一大缺陷就是会产生焊接残余应力,因此,扁平钢箱梁在未受力之前,便已存在着由于拼装、温差、重力效应,尤其是焊接所产生的应力场和变形场。加之车辆荷载的作用,很容易导致扁平钢箱梁出现裂纹等病害。TOHN.W费希尔曾统计和分析了美国149座钢桥细节构造断裂和开裂的事例。其中,由于设计构造不合理,引起面外变形以及构造疲劳抗力不足等设计原因占45.7%；由于各种制作缺陷,包括初始漏检裂纹、未熔透、焊缝强约束、焰切硬化切口、塞焊缺陷、电渣焊缺陷等制作原因占49.7%,腐蚀、运输、安装碰损等其他原因占4.6%。因此,焊接及其所产生的残余应力、缺陷对钢结构桥梁的损伤影响很大,对扁平钢箱梁也不例外。所以,研究焊接扁平钢箱梁中焊接残余应力的产生和分布,对认识焊接残余应力的影响与扁平钢箱梁的典型损伤有重要意义。本文以一实桥的扁平钢箱梁为研究对象,运用有限元方法与ANSYS软件研究了扁平钢箱梁的以下几个问题：1.介绍了焊接残余应力的产生原因及其产生机理与消除控制措施；2.运用热一结构耦合法分析了扁平钢箱梁U肋与桥面板交接处焊接的温度场和应力场。温度场的分析结果表明,在焊接过程中焊缝处形成了一个稳定的温度场。应力场分析结果表明,在焊接熔池处应力值很低,熔池前承受很大的压应力,而熔池后则承受较大的拉应力。随着热源的移动,焊缝处各点的应力首先表示为压应力,而后成为拉应力,并且其最大应力均超过了钢材在该温度下的屈服极限。残余应力的高应力区集中在焊缝及其热影响区,并且在沿焊缝方向横向、纵向残余应力分布表现出一段稳定区,在该区段,纵向残余应力与横向残余应力均表现为拉应力；在焊缝端部存在一应力过渡区,在过度区,纵向残余应力逐渐减小,横向残余应力则由较小的拉应力逐渐增加为很大的压应力。而沿板厚方向不同位置,残余应力也不尽相同。3.首先建立桥梁的整体结构板壳模型,然后采用子模型法分析了扁平钢箱梁标准节段及其U肋部分在有无裂纹情况下的应力分布情况。分析结果表明,在有无裂纹的情况下,如不考虑焊接残余应力,桥面板及其U型加劲肋均以受压为主。4.结合计算分析结果及桥梁实际情况,研究了扁平钢箱梁焊缝处产生裂纹的原因,并对此提出了一些加固和改造措施建议。通过对上述问题的分析研究,得到了一些结论和数据,以期能为扁平钢箱梁的设计、制造、运营维护和加固提供一些参考和意见。