正交异性钢桥与其他桥梁相比,具有自重轻、抗弯刚度大、易于施工等优势,已成为修建大跨度桥梁的首选。但桥面板、纵向U肋和横隔板之间焊缝复杂,疲劳裂纹呈现多发的态势,这严重影响了正交异性桥的正常使用。在正交异性桥多种多样的疲劳裂纹中,张开型裂纹占比最大且危害最高,因此,本文采用结构应力法,围绕正交异性桥焊缝位置产生的张开型裂纹进行研究。首先,探究了焊缝在单一荷载作用下的疲劳性能。由于正应力和弯曲应力均会导致张开型裂纹的产生,因此设计了以正应力为主的T型桥面板试件疲劳试验,和以弯曲应力为主、带U肋桥面板试件的三点弯曲试验。以两种疲劳试验为基础,结合有限元模拟,拟合了预测正交异性桥焊缝疲劳寿命的Master S-N曲线。进一步探究焊缝在两级荷载加载下的疲劳性能。由于正交异性桥所受到的荷载并非单一荷载,本文探究了不同应力比和不同应力幅荷载加载顺序对焊缝疲劳寿命的影响,结果表明:对同一试件施加不同应力比荷载时,应力比高的荷载施加在前,可以增加试件的疲劳寿命;对同一试件施加不同应力幅荷载时,应力幅值高的荷载施加在前,可以增加试件的疲劳寿命,反之,会缩短试件疲劳寿命。最后,对正交异性桥段在移动轮载作用下的疲劳寿命进行了预测。根据荷载在正交异性桥段横向不同作用位置,分别进行了有限元模拟,移动荷载的施加是通过在ABAQUS软件中嵌入DLOAD子程序实现的。有限元模拟结果表明:车辆从驶入正交异性桥段开始到完全离开,纵桥向焊缝各位置都会经历三次荷载循环过程,且在跨中位置应力幅值最高,因此跨中位置为潜在破坏位置;以拟合的Master S-N曲线为基准,得到的车辆在正交异性桥段上行驶次数预测值为126.7亿次。