U肋加劲正交异性钢桥面板以其优越的性能,被广泛应用于现代钢桥的桥面结构中。随着桥梁服役时间的不断增长,在车轮荷载的反复作用下,钢桥面板上容易产生疲劳损伤。其中,钢桥面板与U肋之间的连接焊缝是最易产生疲劳裂纹的细节之一,其裂纹的发展会对结构的使用性和安全性产生严重影响。U肋与钢桥面板是通过焊接连接的,焊接过程会产生复杂的残余应力场,研究其分布及大小的规律对结构寿命的评估有重要意义。U肋内焊技术的推广和应用,从结构上改变了 U肋腹板的偏心受力状态,提高了钢桥面板的抗疲劳性能,同时也产生了更加复杂的残余应力场。本文基于ANSYS研究了U肋单侧焊和双侧焊的残余应力场的大小和分布,采用盲孔法进行试验验证,对其中几个常见的影响焊接残余应力场分布的参数进行了分析,给焊接工艺的优化提供参考。研究的主要内容及成果如下:(1)介绍了 U肋加劲正交异性钢桥面板及其疲劳问题,阐述了焊接残余应力的定义、产生以及对结构疲劳的影响,概括了国内外焊接残余应力的研究现状,提出了其中的不足。(2)简要叙述了焊接过程有限元分析方法和焊接热—弹塑性有限元理论,分别概括了焊接温度场和应力场基本理论,并列出了应力场求解平衡方程。(3)基于ANSYS有限元软件编写了 APDL子程序,实现了焊接过程的模拟,并分别建立了 U肋单侧焊和双侧焊的有限元模型,分析了两种情况温度场和应力场的分布,并通过路径操作对单侧焊和双侧焊的应力场结果进行对比。(4)利用盲孔法对与数值分析同尺寸的模型进行布点测试,将测试值与数值模拟结果进行对比,验证了模拟方法的可行性。(5)使用数值模拟方法,分析了顶板厚度、开坡口角度以及熔透率对焊接残余应力场大小和分布的影响,为结构的优化设计提供参考。