本文通过X射线应力测试与有限元分析研究了AP1000核电站主管道焊接接头的残余应力。在应力测试方面，获得了合适的X射线应力测试参数，对管道外壁的残余应力分布进行了测试;在有限元分析方面，首先对二维有限元模型计算结果与试验测试结果进行了对比，分析了二维模型中残余应力的分布，并进行了焊道合并简化计算，研究了焊道合并对计算结果的影响;在二维有限元模型计算结果的基础上，建立了三维有限元模型，开发了适用于焊道合并简化计算的虚拟梯形热源以及弹性约束替代材料法，实现了对大型焊接结构三维模型残余应力计算的简化，完成了三维模型的残余应力计算，分析了简化计算的计算结果与影响。　　研究结果表明:考虑到初始应力的影响，计算结果与试验结果吻合较好。管道外壁环向残余应力在距焊趾10mm范围内数值最大，之后逐渐下降至母材水平。管道外壁轴向残余应力在焊趾处有最低值，而后逐渐上升并在距焊趾20mm左右处达到最大值。　　二维有限元模拟结果显示环向残余拉应力最大值出现在最后一道焊缝正下方12mm处，轴向残余应力主要出现在与盖面焊道毗邻的管道外壁以及最后一道盖面焊道下方，在被约束的管道一侧，拉应力数值较大。盖面焊道对管道截面内最终的环向、轴向拉应力的形成有决定性的影响。采用焊道合并简化方法的计算结果与原始模型计算结果在焊接残余轴向、环向以及Misses应力的计算结果都比较接近。　　虚拟梯形热源能够正确反映焊道合并以后的熔池边界，适用于焊道合并简化计算方法;采用虚拟梯形热源，并利用弹性约束替代部分材料，在1/4三维模型中进行焊接残余应力计算，能够得到在残余应力分布以及数值上都较为准确的结果;　　三维模型的环向、轴向应力计算结果与二维模型的计算结果在应力分布上比较一致，其中环向应力都表现为应力峰值出现在距离焊趾10mm左右处，之后随着远离焊趾，应力数值开始下降直至距离焊趾40mm左右处逐渐稳定，其中三维模型的环向残余应力峰值计算结果略高于二维模型计算结果以及试验测试结果;其中轴向应力表现出应力先上升后下降的趋势，峰值都出现在距离焊趾处20-25mm的范围内。略有不同的是，此时二维有限元模型的轴向残余应力峰值计算结果略大于三维模型的计算结果。