目前现代大跨度斜拉桥的主梁截面广泛应用流线型扁平钢箱梁,扁平钢箱梁具有截面抗扭刚度大、抗风稳定性能优越、生产标准化等优点。考虑到剪力滞后的因素,扁平钢箱梁中往往加入两道纵隔板,纵隔板能够增强钢箱梁的抗弯、抗剪和抗扭能力,减小桥面板产生的局部变形,以及横截面产生的变形和应力,从而增强钢箱梁的安全储备。纵隔板分为板式和桁架式两种形式,为节省用钢量,通常在塔梁结合处和辅助墩墩顶之外的位置设置桁架式纵隔板。但是多座采用桁架式纵隔板的桥梁,在运营多年后检查发现产生大量的裂纹,对桥梁的使用性能造成不利影响。当前针对钢箱梁纵隔板的力学性能进行的研究较少,本文以某实际运营中的大跨度斜拉桥为工程背景,利用有限元软件Midas Civil和Abaqus建立全桥多尺度模型、节段模型,分析不同形式纵隔板的传力方式、疲劳性能及设计施工参数。本文主要做了如下研究:(1)介绍了扁平钢箱梁的基本构造和国内外研究现状,阐述了大跨度桥梁多尺度建模方法的基本理论,并建立验证模型,对采用多点约束方程法的梁-板单元多尺度模型进行对比验证;介绍了疲劳性能研究基本理论,以及疲劳验算和疲劳寿命评估过程;对国家规范和地方验收标准中的施工偏差进行了总结归纳。(2)结合实桥工程实例,统计分析钢箱梁纵隔板的裂纹分布,利用Midas civil建立多尺度模型,通过试算得到桁架式纵隔板的最不利受力位置,多尺度模型中纵隔板关键构件的应力变化趋势与实际桥梁检测中纵隔板裂纹分布趋势相一致。通过比较不同形式纵隔板关键构件的受力性能发现,由于上节点板的面外转动受到腹杆的约束将产生次应力,三种形式的纵隔板出现了不同程度、不同位置的应力集中效应,钢管式纵隔板的上节点板与钢管顶端连接的角点应力集中效应显著,槽钢式和角钢式纵隔板应力扩散相对稳定、流畅。(3)本文利用Abaqus分别建立钢管式、槽钢式和角钢式桁架式纵隔板的钢箱梁节段模型,选用我国规范中的疲劳荷载进行加载,对比分析各疲劳细节的横、纵向应力历程,之后进行疲劳验算和疲劳寿命评估。结果表明,车辆荷载反复作用下,节点板和腹杆不断承受交变的拉压力作用,是节点板角点裂纹沿着主压应力迹线扩展、腹杆环向断裂的重要原因。钢管式纵隔板的节点板疲劳细节应力幅值大于疲劳强度,所以导致该位置在实际检测中是疲劳裂纹发生的起始位置,预估其在使用7-11年后疲劳细节达到疲劳寿命,与2013年检测结果相符合;角钢式纵隔板个别疲劳细节在应力循环次数足够多的情况下也将产生疲劳裂纹;槽钢式纵隔板疲劳性能优于角钢式纵隔板,角钢式纵隔板疲劳性能优于钢管式纵隔板。(4)在节段模型和纵隔板设计资料的基础上,分析了施工偏差和设计参数对桁架式纵隔板受力性能的影响。结果表明,钢箱梁拼装施工过程中要避免采用强行矫正节点板的施工方式,以免产生较大的附加应力导致纵隔板的破坏;可以通过适当增大节点板厚度来降低节点板与钢管焊接区域的应力和应力集中效应;钢管厚度保持在6.5mm左右时纵隔板整体受力状态较佳。