正交异性钢桥面板桥梁因整体性好、自重轻、承载力强等众多优点而被广泛应用,此类结构构造复杂、应力集中现象明显,焊接、热切割等热处理过程不可避免的会在此类结构的关键细节产生残余应力,随着服役使用时间的增加,在车辆荷载循环作用下极易在关键细节处产生疲劳开裂,严重影响此类桥梁使用寿命。为研究钢桥面关键细节的残余应力产生过程及对疲劳性能的影响,本文以顶板-纵肋焊缝和横隔板弧形切口母材两处关键细节为研究对象,首先建立了顶板-纵肋焊接及爆炸处理有限元模型,分析了顶板-纵肋焊接连接残余应力变化过程,考察了爆炸处理对钢桥面板顶板-纵肋焊接残余应力的消减效果。建立了顶板-纵肋-横隔板有限元模型,分析了横隔板-纵肋焊接过程、横隔板弧形切口热切割过程、超声冲击处理横隔板弧形切口过程弧形切口处残余应力分布规律。在此基础上,建立了钢桥面结构有限元模型,开展了移动轮载作用下关键细节疲劳应力分析,获得了顶板-纵肋焊接细节和横隔板弧形切口母材细节的轮载应力响应,进而考虑残余应力产生和消减的全过程,分析了残余应力对疲劳寿命的影响。研究内容及结论如下:（1）针对顶板-纵肋焊接细节的残余应力变化过程,提出了焊接-爆炸处理的残余应力全过程数值模拟流程。首先,采用热-结构间接耦合分析方法模拟了顶板-纵肋焊接连接的焊接过程,使用生死单元法模拟焊缝金属的填充及热源输入过程,得到了动态温度场和应力场。然后,采用LS-DYNA显式动力分析软件,基于任意拉格朗日-欧拉法和流固耦合算法模拟了爆轰波与顶板-纵肋焊接连接的相互作用过程,分析了残余应力的消除效果。分析结果表明,焊接过程在焊趾处引起的横向残余应力高达112 MPa,纵向残余应力高达117 MPa;爆炸处理后焊趾处横向残余应力消减幅度达159 MPa,纵向残余应力消减幅度达278 MPa。表明该方法可使焊接区域残余应力产生重分布,从而有效消减残余应力。（2）针对横隔板弧形切口母材细节残余应力变化过程,提出了焊接-热切割-超声冲击处理全过程数值模拟流程,考虑纵肋-横隔板焊接、横隔板弧形切口热切割与超声冲击处理弧形切口三个步骤依次发生,研究了残余应力场的变化规律。首先,进行了十字接头焊接-超声冲击处理过程的数值分析,得到了十字接头超声冲击处理前后残余应力场,进而与残余应力测试结果进行对比分析,验证了超声波处理残余应力模拟方法的准确性。在此基础上,对钢桥面横隔板弧形切口焊接及热切割残余应力进行三维数值模拟,使用生死单元模拟焊缝的填充、切割钢板的掉落及焊接和热切割热源输入过程,得到了纵肋-顶板-横隔板焊接及热切割的动态温度场和应力场,并将数值结果与测试结果对比以验证模拟数据的正确。进而,采用应力应变初始化技术将热切割残余应力场导入超声冲击处理模型,使之作为超声冲击处理过程的初始应力状态。最后,基于显式动态分析方法对超声冲击处理过程进行模拟分析,得到了横隔板弧形切口处超声冲击处理前后的残余应力场分布规律。分析结果表明:纵肋-横隔板焊接在弧形切口下起弧点产生残余拉应力,高达103MPa;横隔板热切割过程在弧形切口处有较大的残余拉伸应力,最大横向应力高达340MPa,最大纵向应力高达359MPa;超声冲击处理后,残余应力峰值减小,超过屈服强度的塑性残余应力得到明显消减,最大横向应力消减至61MPa,最大纵向应力消减至25MPa。（3）针对上述两种关键细节,开展考虑残余应力全过程的疲劳寿命评估。以某悬索桥正交异性桥面板为研究对象,根据动态称重系统得到的疲劳车辆模型,在ANSYS有限元分析软件中建立了shell单元有限元模型,计算了两处关键细节的轮载应力,得到了关键细节的三维应力影响面,分析了残余应力对两处关键细节疲劳寿命的影响。计算结果表明,考虑焊接残余应力耦合应力响应的情况下,顶板-纵肋焊接细节的疲劳寿命为36.2年,考虑焊接残余应力消减后的情况下,该细节疲劳寿命为17877.09年。考虑热切割残余应力耦合应力响应的情况下,横隔板弧形切口母材细节的疲劳寿命极短,考虑热切割残余应力消减后的情况下,横隔板弧形切口母材细节的疲劳寿命达到1957.8年。