近年来正交异性钢桥面板在得到广泛应用的同时,由于自身构造复杂焊缝众多,导致其纵肋、面板和横隔板间的连接部位疲劳开裂现象突出。本文以应力强度因子作为分析指标,将断裂力学理论和有限元方法结合,对面板与纵肋连接处以及横隔板弧形缺口处的疲劳性能进行了研究。在此基础上横隔板弧形缺口形式进行比较,提出了优化后的弧形缺口形式。主要研究内容及结论如下:(1)阐述了正交异性钢桥面板裂纹的位置和成因,介绍了基于线弹性断裂力学理论的疲劳裂纹分析方法,选择通过有限元法计算裂纹尖端的应力强度因子。并通过带裂纹平板模型验证了有限元法计算的准确性,为后续建模分析提供了依据;(2)建立二维三肋正交异性钢桥面板细节模型,精确模拟顶板和纵肋连接处各疲劳裂纹,计算得到了各裂纹尖端的应力强度因子。通过改变初始裂纹长度、桥面板厚度、U肋厚度等参数,分析应力强度因子的变化规律。分析表明,减小初始裂纹长度以及增大桥面板厚度可以有效地减小裂纹尖端应力强度因子,从而提高结构的疲劳寿命;(3)建立了横隔板与纵肋连接处弧形缺口的三维模型,并通过计算确定了相应的最不利荷载位置。分析了横隔板厚度、高度等参数变化对横隔板弧形缺口裂纹应力强度因子的影响,结果表明横隔板厚度对弧形缺口的疲劳性能影响显著。建立了正交异性钢桥面板细节疲劳寿命评估流程,计算了横隔板裂纹扩展疲劳寿命。结果表明初始裂纹长度对于疲劳寿命的影响较大,裂纹扩展初始阶段的疲劳寿命在结构整个服役过程中占比较大;(4)以裂纹尖端的应力强度因子作为指标,对4种常用的横隔板弧形缺口形式进行了比较,发现圆弧形的缺口形式疲劳性能最佳。在此基础上分析弧形半径和缺口间隙对裂纹尖端应力强度因子的影响,并对弧形缺口形式进行了优化,提出了弧形缺口的优化形式。