随着我国经济的快速发展,铁路运输的压力越来越大,在既有线上开行重载列车以增加运力的措施已经展开。但是开行重载必定会大大缩短桥梁的使用寿命,而且部分桥梁已经存在病害情况。因此,保证重载车辆作用下既有桥梁的安全性,对已存病害进行整治、改善桥梁状态显得至关重要。本文依托铁道部课题《重载列车作用下既有钢桥的检测评估与病害整治技术研究》(2011G016-C),以长东黄河大桥3×108m连续下承式铁路钢桁梁桥为原型,以该桥的设计图纸为基础,利用有限元分析软件Midas和ANSYS分别建立了三维空间模型,对重载列车作用下的受力性能及疲劳性能进行研究,所做的主要工作及结论如下：(1)从静力强度、疲劳强度和整体稳定方面对钢桁梁的受力性能进行了分析。采用Midas软件分别建立了钢桁梁的平面模型和空间模型,计算了恒载、设计中-活载、UIC活载和30t重载列车活载作用下的结构受力,发现将30t重载列车与其他荷载组合后,有部分杆件不满足规范要求,需进行加固；(2)研究了桥梁病害对结构杆件内力的影响,发现实际发生的桥墩沉降和支座病害对钢桁梁主桁杆件的轴力影响较大,对其他杆件的轴力影响较小；通过数值模拟确定了支座顶升的步骤,通过现场支座顶升对支座沉降进行了恢复,且实测结果与有限元分析结果比较吻合；(3)采用ANSYS软件对列车过桥时钢桁梁的动力响应进行了分析。分析中采用集中荷载模拟车辆作用,分析了在C64K、C70、C80三种不同轴重车辆作用下钢桁梁的动力响应,发现结构动挠度、杆件应力均随着车辆轴重的增加而增大,但下弦节点竖向加速度和车辆轴重不成严格比例关系；且低速范围内,结构动力响应随车辆过桥速度的增加变化不明显；(4)通过对一列火车过桥时引起的下弦杆应力时程曲线的分析,采用雨流法计算得到该钢桁梁桥的疲劳寿命约为125a。