正交异性钢桥面板（Orthotropic Steel Deck,OSD）具有显著的结构性能,成功应用在世界上数千座桥梁上,但其构造复杂,应力集中显著,在车辆轮载的作用下,构造细节的疲劳开裂问题较为突出。因此,对现役OSD疲劳开裂的构造细节进行加固具有重要的工程实际意义。本文为研究碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）加固OSD纵肋-面板构造细节疲劳开裂的可行性,借助ABAQUS建立了OSD多尺度有限元模型,采用扩展有限元法模拟了纵肋-面板构造细节焊趾处表面裂纹,并采用三维实体建模方法进行CFRP加固模拟,本文的主要研究内容和结论如下所示:首先,确定扩展有限元法计算应力强度因子的准确性、三维实体建模方法模拟CFRP加固的可靠性,一方面,为验证扩展有限元法的准确性,本文建立了轴向受拉平板模型以及纯剪切平板模型,通过扩展有限元法计算应力强度因子,并与解析解相比较,结果表明,采用扩展有限元法计算裂纹尖端应力强度因子值是可行的,但在模拟时,需要注意围道积分数、网格密度的选择。另一方面,为验证三维实体建模方法的有效性,本文建立了CFRP加固轴向受拉平板模型,发现采用三维实体建模方法计算得到的疲劳寿命提高倍数与试件试验值相近,说明采用三维实体建模方法进行CFRP加固模拟是较为可靠的。之后,为了研究CFRP加固OSD纵肋-面板构造细节疲劳开裂的可行性,在上述研究结果的基础上,建立了多尺度有限元模型,选取横桥向最不利的轮载位置加载,计算并对比了CFRP加固纵肋-面板构造细节前后应力强度因子幅值的变化。结果显示,CFRP能有效降低裂尖应力强度因子幅值,从而降低其疲劳裂纹扩展速率,提高疲劳寿命。并通过比较CFRP加固前后的应力分布,发现CFRP作用体现在降低了焊趾处的应力集中和增强了裂开区的连接效应。最后,本文为了研究不同参数对加固效果的影响,通过改变CFRP层数、纵向长度、面板和纵肋侧的宽度以及胶层厚度等参数,建立了一系列多尺度有限元模型,计算并对比了不同参数的应力强度因子幅值。结果表明,CFRP加固效果随CFRP层数、纵向长度、宽度的增加而提高,随胶层厚度的增加而降低;当CFRP纵向长度、宽度大于某一值时,其对加固效果的影响很小。