随着经济的快速发展,钢箱梁是现代大跨度桥梁最为常用的主梁形式之一,同时也是桥梁工程中新材料、新技术和新设计理念的集中体现,正交异性钢桥面板作为钢箱梁桥面板的首选结构,具有结构自重轻,经济性显著,承载能力强,施工周期短等优点。虽然正交异性板具有较多优势,但其突出的疲劳问题也一直困扰着该结构的发展。现已统计的国内外疲劳病害事例显示:如有发生疲劳病害,将势必影响结构的整体质量和疲劳性能,甚至对行车安全构成威胁。因病害问题不仅增加了维修成本,还不一定达到原桥设计效果,因此,正交异性钢桥面板的抗疲劳设计研究就极具理论与现实意义。本文具体工作内容如下:1、简单阐述正交异性钢桥面板的历史发展、国内外的研究成果,归纳总结正交异性钢桥面板的疲劳病害及当前对正交异性板疲劳性能研究的缺陷和不足。2、根据工程案例建立正交异性钢桥面板节段有限元模型,对正交异性钢桥面板纵肋与横隔板连接焊缝处和横隔板弧形缺口处的受力特性进行分析研究,确定轮载作用下钢箱梁研究疲劳细节的最不利加载位置,在实验室试验数据结果的对比验证下,校核有限元分析方法的准确性。3、分析横隔板疲劳细节(包括纵肋-横隔板焊缝连接处及横隔板弧形开口处)的疲劳成因,确定了常用横隔板疲劳性能控制指标,采用正交试验设计方法,探究铺装层弹性模量、横隔板厚度、横隔板弧形缺口半径、横隔板弧形缺口高度对控制指标的影响规律,并进行因素影响的显著性排序。横隔板弧形缺口半径、缺口高度及横隔板厚度均为纵肋-横隔板最大主拉应力的显著影响因子,且横隔板弧形缺口高度的影响最为显著。对横隔板弧形缺口最大主压应力这一评价指标,横隔板厚度为显著影响因子。4、提出以纵肋-横隔板焊缝连接处最大拉应力61、横隔板弧形开口处最大压应力63作为两个优化目标,基于响应面法对正交异性钢桥面横隔板细节进行抗疲劳优化设计后,纵肋-横隔板焊缝连接处最大拉应力较原设计降低了 27.85%、横隔板弧形开口处最大压应力较原设计降低了 0.23%,仿真计算结果与基于响应面法计算得到的预测值一致,基于响应面法进行优化得到的优化值满足要求。