正交异性钢桥面板具有轻质高强、适用性好、架设速度快等优点,在大跨径斜拉桥、悬索桥中得到广泛应用。实际运营中正交异性钢桥面板因其本身构造特点,在车辆荷载作用下受力复杂,即弯、剪、扭同时存在,导致焊接连接处易出现疲劳开裂,承载力和使用寿命降低,这已是该类桥面板作用的通病。但目前已有的研究主要为对称加载形式,对扭转引起的焊缝处应力反映不充分,不能全面反映弯扭作用对桥面板焊缝疲劳的影响。因此,研究弯扭条件下正交异性钢桥面板的疲劳性能具有重要意义。本文结合国家基础性项目(973项目)“特大跨桥梁安全性设计与评定的基础理论研究”的课题3“多因素作用下特大跨桥梁性能演化特征”(2015CB057703),开展了弯扭条件下正交异性钢桥面板疲劳试验研究。主要内容和结论如下:(1)按实桥实际数据设计制作18个盖板-U肋-横隔板足尺试件模型,利用ANSYS对试件模型进行有限元分析,明确试件在弯扭条件下的应力分布,从而确定测点布置;研究并确定了加载装置、试验步骤以及测量内容,并对三组试件进行高周疲劳加载试验。(2)对三组试件疲劳应力分布、破坏形态、裂缝扩展及刚度变化情况进行分析。结果表明:随着试件长度的增加,盖板-横隔板连接处测点应力呈现减小趋势,而盖板-U肋连接处测点应力逐渐增大;随着试件长度的增加,裂缝呈现弧线-直线加弧线-直线的形式;可将疲劳裂缝扩展过程大致分为裂缝萌生、裂缝稳定扩展、裂缝贯穿板厚及疲劳断裂四个阶段;板底、板厚方向及板顶疲劳裂缝扩展趋势大致相同,均为初期扩展缓慢,随后扩展较快,后期扩展最快;整个加载过程中,刚度变化与裂缝扩展趋势相似,初期刚度变化不明显,继而稳定退化,后期退化速率越来越快;试件长度越大,刚度随主裂缝扩展退化速度越快,但后期退化速度逐渐变慢。(3)对试件疲劳寿命进行分析,建立测点应变发生变化和出现肉眼可见裂缝两种失效判据,并对不同连接细节的疲劳性能进行评估。结果表明:相同疲劳荷载谱下,从整体来看,试件疲劳寿命随长度的增大而减小;试件长度对裂缝扩展各阶段疲劳寿命占比影响不大;两种失效判据下,试件盖板-横隔板以及盖板-U肋连接细节疲劳强度均高于国际焊接学会IIW、欧洲规范Eurocode 3、中国规范JTG D64、美国规范AASHTO以及英国规范BS 7608推荐的相对应疲劳细节强度等级;对盖板-横隔板、盖板-U肋两种连接细节分别在两种不同失效判据下的试验数据进行S-N曲线拟合,所得疲劳细节S-N曲线斜率值均与各规范推荐的S-N曲线斜率值较接近。