正交异性钢桥面板具有承载能力高,跨越能力大,制造施工方便等优点,因此在国内外桥梁中被广泛采用。在拥有诸多优点的同时,因其自身结构限制,该类结构焊缝众多,应力集中情况较为突出,并且局部承受汽车轮载反复作用,导致疲劳问题成为限制其发展应用的关键性问题。疲劳开裂一旦出现,其修复一般需要中断交通并且费用高昂,严重影响结构的使用性能和运营服役质量。随着我国经济的快速发展,运营车辆轴重和交通量持续增大,钢结构桥梁所面临的疲劳问题日趋严重。因此,针对正交异性钢桥面板中出现的疲劳问题进行研究具有重要的工程及经济意义。以纵肋顶板焊接细节焊根处疲劳开裂作为研究对象,通过建立有限元模型对该焊接细节焊根处疲劳裂纹的扩展过程进行模拟,为验证所建立模型的正确性和最终代表曲线的建立,提取焊接细节焊趾及焊根位置关键测点应力和裂纹前缘关键部位应力强度因子。主要研究内容和成果如下:(1)回顾了断裂力学的研究进展,总结了国内外学者关于纵肋顶板焊接细节疲劳问题的相关理论与试验研究,就断裂力学对疲劳问题的评估原理和方法进行了详细的说明,并给出了裂纹扩展的具体实现步骤;针对纵肋顶板焊接细节,采用大型通用有限元软件ANSYS建立了不同参数组合情况下的有限元模型。从有限元模型中获得裂纹扩展长度与疲劳寿命之间的关系曲线,通过与试验模型的对比验证了有限元模型的有效性。基于以上分析,对比了试件实际开裂与有限元模型中裂纹的扩展路径,提取有限元模型中裂纹自由端及中裂纹处应力强度因子,分析了纵肋顶板焊接细节焊根处疲劳裂纹扩展的模式;(2)通过所建立的有限元模型,提取裂纹扩展过程中焊接细节焊趾及焊根处关键测点应力及裂纹扩展长度及深度,通过所获得基础数据得到不同参数组合情况下的测点应力变化与裂纹扩展长度以及裂纹扩展长度与扩展深度之间的关系曲线,并从关系曲线总体发展规律中提取代表性的曲线;以裂纹扩展长度作为中间变量,结合应力变化与裂纹扩展长度关系曲线和裂纹扩展长度与扩展深度关系曲线得到最终的测点应力变化与裂纹扩展深度关系曲线;分别通过焊趾及焊根处测点应力变化与裂纹扩展深度关系曲线作为评估依据,以同一应力下降水平对文献中试验模型的疲劳寿命进行统一并修正;通过统一前后数据测点在标准S-N曲线中的对比发现,通过前后数据测点拟合的曲线的相关系数R~2对比发现,统一后数据测点的离散性显著降低;(3)对比了通过焊趾和焊根处测点应力变化曲线对模型疲劳寿命进行统一之间的异同。对比研究表明:通过焊趾及焊根测点应力变化曲线对疲劳寿命进行统一并修正,修正后测点的离散程度均有不同程度的减小;以修正后疲劳强度拟合曲线的相关系数R~2大小作为判别指标,通过焊根处测点应力变化曲线对疲劳寿命进行修正效果更好;(4)对焊趾及焊根测点应力变化曲线发展趋势进行了分析,建议焊趾测点选取10%-45%区间内任一应力下降水平作为纵肋顶板焊接细节的统一标准,焊根测点选取15%-65%区间内任一应力下降水平作为纵肋顶板焊接细节的统一标准;根据焊趾及焊根处应力变化代表曲线,可以分别通过对应曲线上测点应力变化来推测裂纹扩展深度。