随着世界冶炼工艺和桥梁施工工艺的进步，钢桥在当代桥梁建筑中无疑是举足轻重的角色。随着钢桥的大量使用，疲劳开裂问题是直接影响其使用的最要害之一。因此，对于正交异性钢桥面板的静力分析、局部振动效应以及疲劳性能的研究具有极其重要的理论意义和工程价值。本文以宁夏中卫黄河异形钢拱桥研究背景，针对正交异性钢桥面板局部应力效应、局部振动效应以及各构造细节处疲劳性能，采用理论分析和数值模拟进行分析。本文主要内容如下：
　　（1）正交异性钢桥面板静力分析
　　在分析正交异性钢桥面板的构造特点的基础上，将轮载影响范围内的桥面板简化为弹性支撑的平面框架，建立了正交异性钢桥面轮载横向效应的解析分析模型，推导了纵肋弹性支撑刚度和车轮荷载集度等效计算方法，提出了桥面板与U肋交接位置处横向弯曲应力的解析公式，讨论并明确了影响桥面板横向弯曲应力峰值的关键敏感影响因素，并以某钢箱梁为例证明了本文算法的合理性。研究发现：本文方法计算得到桥面板与U肋相交位置的横向应力值与有限元结果相差不超过10%，证实了本文算法的正确性，也为正交异性钢桥面的初步设计提供了极大的方便；正交异性钢桥面板的横向轮载应力随U肋厚度和高度增加而增大，但随顶板厚度和横隔板间距增大而减小；相对而言，顶板内横向拉应力受顶板厚度的影响最为显著，受腹板倾角、U肋腹板厚度的变化并不敏感。
　　（2）建立考虑车轮与桥面接触面积的车桥耦合振动模型
　　首先运用基于ANSYS接触约束法建立考虑车轮接触面积的三维空间车辆模型，并验证车辆模型在车桥耦合振动分析的正确性；其次，为了模拟实际桥面不平顺，本文采用谐波叠加法模拟桥梁不平顺样本；最后，运用该车辆模型研究了考虑路面不平整且同轴左、右侧车辙路面不平整度不同时，简支梁桥振动效应。
　　（3）正交异性钢桥面板局部振动效应研究
　　本文首先建立了钢箱梁局部冲击效应的多尺度的车桥耦合振动有限元模型，主要从车辆载重、路面不平整度以及行驶速度对基于正交异性钢桥面板的钢箱梁局部动力响应的影响；计算了不同路面不平整度等级和不同行驶速度下钢箱梁局部振动冲击系数。通过分析发现：车辆载重越重，正交异性钢桥面板局部效应越明显；路面越粗糙，正交异性钢桥面板横向局部效应越明显，其局部振动也越剧烈，其细节构造处应力和局部冲击系数也就越大；车辆行驶速度虽然与横向应力和局部冲击系数未呈现出具有直接规律性变化，但是总体来说，车辆行驶速度较高时对正交异性钢桥面板的局部影响就越大。
　　（4）正交异性钢桥面板各细节构造处疲劳性能评估
　　本文采用S-N曲线，结合Miner准则，从路面不平整度等级和车辆行驶速度等影响因素对正交异性钢桥面板的纵肋与顶板交接处、纵肋与横隔板交接处细节构造处疲劳性能进行了评估。通过研究发现：各关键点处疲劳损伤以低应力循环为主；路面越粗糙，对正交异性钢桥面各细节处损伤越大；车速虽与细节处疲劳损伤为呈现出直接规律，但是总体来说，速度越大对结构越不利；不管是在不同路面等级下，还是在不同行驶速度下，车桥耦合振动效应对纵肋与横隔板交接处腹板的损伤最大。