正交异性钢桥面板虽具有轻质高强等优点，但也面临着显著的疲劳问题，其中顶板-U肋纵向连接焊缝是疲劳裂纹的主要发生部位之一。在提高顶板-U肋连接疲劳性能方面，优化新型双面焊构造细节的几何设计能够显著改变主导疲劳失效模式。为进一步明确主导疲劳模式的迁移问题，采用ABAQUS软件建立实体板壳耦合模型并通过DLOAD子程序实现疲劳加载，基于结构应力法对单、双面焊连接进行了对比并针对双面焊连接进行了参数分析。实桥的参数分析结果表明，顶板厚度对所关注位置处的结构应力影响最大，但不会改变疲劳破坏模式，内外焊缝的焊根和焊趾处的结构应力均随着顶板厚度的增加而明显降低。双面焊的疲劳失效模式与内外焊缝的尺寸均相关，外焊缝尺寸应控制在一定范围内，对于所研究的基本连接构造，其疲劳模式迁移的临界尺寸约为10 mm。内焊缝能够降低原单面焊焊根处的结构应力，其临界尺寸约为3 mm。