混合梁斜拉桥能够充分发挥钢和混凝土的材料性能,其中用于连接两种材料的钢混结合段是该种桥型的关键构造之一。目前混合梁斜拉桥在我国多用于公路桥梁,而在铁路桥梁中的应用实例相对较少。但是由于铁路桥梁的活载效应更加突出,钢混结合段的疲劳性能更加值得关注。新建安九铁路长江大桥设计时速350公里,是国内首例在主跨为672m的大跨度高速铁路中应用混合梁的斜拉桥,在铁路高速、高密度行车条件下,其主梁钢混结合段的疲劳受力性能是该桥研究的重点和难点。本文以安九铁路长江大桥为工程背景,针对该桥钢混结合段在疲劳荷载下的力学性能进行研究分析,并依据应力幅等效原则优化设计出疲劳试验模型,主要研究内容及结果如下:1、基于相关文献及规范计算得出本文疲劳四线系数为2.23。运用ANSYS建立安九高速铁路长江大桥钢混结合段三维有限元模型,重点研究刚度过渡段、钢混结合段中各个构件在恒载、活载最大正弯矩、活载最大负弯矩下的应力分布规律,结果表明,钢混结合段边箱钢顶板受力较大,活载最大正负弯矩下应力分布范围为-20MPa~3MPa、2MPa~18MPa;钢顶板及混凝土的最不利疲劳应力幅分别为23.17MPa、5.05MPa。将边箱顶板区域作为疲劳模型试验等效设计的重点关注区域。2、根据安九高速铁路长江大桥钢混结合段疲劳受力特点,依据模型设计相似理论及关键控制截面应力幅等效的原则进行疲劳试验模型的设计。以钢混分界面为应力控制截面,先后设计四种模型方案,通过对比活载下的疲劳应力幅的等效情况并考虑到实验室加载设备要求,选定局部缩尺方案四作为最终试验方案。该方案包括加载端在内,试验模型长6m,宽1m,高0.5m,相似比为1:2,进一步依据模型试验方案特点,设计了与试验模型配套的加载工装以及测试方案。3、基于钢混结合段疲劳试验模型,分析了钢顶板与混凝土之间连接方式、端横隔板高度以及顶板厚度、承压板厚度对试验模型受力的影响。结果表明,端横隔板的设置方式以及钢顶板与混凝土之间的粘结性能对承压板与顶板连接焊缝及PBL与顶板连接焊缝的疲劳应力幅有不同的影响,并且对钢梁内部不同板件之间的传力比例有所影响。顶板厚度对上述焊缝疲劳应力幅的影响效应大于承压板厚度的影响效应。