焊接残余应力指的是焊件在焊接过程中，因变形受到约束而产生的残留在焊接结构中的自平衡的内应力。在焊接技术越来越发达的今天，人们将更多的目光集中在焊接残余应力身上，也越来越关注焊接残余应力对结构的不利影响。本文围绕世界最大跨钢管混凝土拱桥中的大尺度焊缝，通过试验研究与数值模拟相结合的方式分析得到了主管拱肋对接焊缝以及腹杆与拱肋间的不同角度空间相贯焊缝的焊缝残余应力分布，揭示了拱肋持荷状态对节点域焊接残余应力与变形的影响规律。在此基础上，最终得到主管对接焊缝焊接残余应力对拱肋拼接节点受力性能及施工过程中的桥梁整体性能的影响。本文的主要研究工作有：
　　①通过开展持荷状态下钢管拱肋大尺度对接焊缝焊接残余应力足尺试验研究，并结合精细化数值模拟计算结果，得到主管拱肋对接焊缝的焊缝残余应力分布模式与焊接残余变形量值，并发现肋板对焊接残余应力影响很大，最大焊接残余应力出现在肋板与环向焊缝中间区域。
　　②基于准确的拼接节点数值模型，建立了有、无荷载作用影响下的节点对接焊缝计算模型，分析发现持荷状态对焊接残余应力分布影响较小，分析焊接残余应力分布时可不考虑持荷的影响，但荷载作用使节点整体焊接残余变形增大7.4％。
　　③通过开展不同角度主-支管空间相贯焊缝焊接残余应力足尺试验研究，并结合数值模拟计算结果，得到不同角度主-支管相贯焊缝焊接残余应力分布模式。并通过对比分析考察了相贯角度对主-支管空间相贯焊缝焊接残余应力分布模式的影响，发现焊缝附近不同角度相贯焊缝轴向焊接残余平均应力水平相当，均在160MPa~200MPa之间；而环向焊接残余应力表现出随着支管角度的增大，冠点位置残余应力更小，但整体应力分布更平均。
　　④基于拱肋拼接节点对接焊缝焊接残余应力分布模式，通过节点极限承载力分析得到焊接残余应力对拼接节点受力性能的影响，发现焊接残余应力使节点极限承载力降低29.4%，同时使结构轴向刚度降低，其中初始轴向刚度降低4.32％。
　　⑤基于拱肋拼接节点对接焊缝焊接残余应力分布模式，将其作为初应力施加到1/4整体桥梁模型中，分析得到焊接残余应力对施工过程桥梁整体性能的影响。发现相比于自重下，焊接残余应力使桥梁竖向变形增大4.59%；全桥Von mises应力最大值出现在重力影响较小的拱顶位置；模型中梁单元轴向应力以压应力为主，焊接残余初应力使最大压应力减小2.5%。