近年来,随着我国既有铁路进行重载扩能运输的推进,运营列车牵引质量、列车轴重和行车密度逐步提高,导致在役钢桁梁桥结构及构件的应力幅不断加大、荷载循环次数不断增多,进而影响在役铁路钢桁梁桥的剩余使用寿命,增大了发生疲劳破坏的风险。本文以某重载铁路在役64 m单线下承式简支栓焊钢桁梁桥为研究对象,采用有限元仿真分析与现场试验相结合的方法,对重载列车作用下桥梁的疲劳性能、剩余疲劳寿命以及相应加固技术进行了研究,主要研究成果如下:（1）利用有限元软件MIDAS/FEA,采用全空间板壳单元法建立了64 m单线下承式简支栓焊钢桁梁桥空间有限元模型,研究了其在不同类型运营列车荷载作用下的动力响应。依据数值模拟结果,以应力幅为目标参数确定了下弦杆E₂E₄、斜杆A₁E₂、竖杆A₁E₁、节点E₀E₁之间的纵梁和节点E₁位置的横梁这些疲劳控制杆件和相应的疲劳细节。（2）通过进行在役简支钢桁梁桥现场试验,得到了桥梁自振频率和运营列车作用下简支钢桁梁桥各杆件疲劳细节的动应力实测结果。通过对实测结果进行分析并与数值模拟结果进行对比,验证了数值模拟的准确性与可靠性。（3）通过现场实测的运营列车过桥时各疲劳控制杆件疲劳细节的应力历程,结合各类型运营列车的运量统计,进行了运营列车作用下在役简支钢桁梁桥的疲劳性能评定和当前累积损伤度分析,进而通过数值模拟的方法得到大轴重（轴重27 t及以上）列车过桥时各疲劳控制杆件疲劳细节的应力历程,结合各疲劳细节的当前累积损伤度和未来大轴重列车的运量发展趋势,进行了大轴重列车作用下在役简支钢桁梁桥的疲劳性能评定和剩余寿命评估。（4）结合当前在役铁路钢桁梁桥加固技术研究前沿,探讨了大轴重列车作用下在役铁路钢桁梁桥的纵梁加固技术,并对大轴重列车作用下在役铁路简支钢桁梁桥纵梁加固前后的剩余寿命进行了对比分析。结果表明:采用20 mm厚的钢板加固后,纵梁疲劳控制杆件疲劳细节的剩余寿命增加明显,验证了加固技术的适用性。