本发明公开了一种在役正交异性钢桥面U肋增补内焊时沥青铺装稳定性测试方法，包括：制作在役桥梁的节段模型的钢构件；在钢构件中设置温度测试点；在钢构件外安装外套框；在钢构件上铺设沥青铺装层形成节段模型；以与在役桥梁正交异性钢桥面的姿态一致的方式固定节段模型；调试节段模型内的温度测试点及温度采集仪；在节段模型内实施U肋内焊并采集温度测试点的温度数据；处理温度数据得到U肋内焊过程中不同区域的温度数据；根据不同区域的温度数据结合沥青铺装层界面形态判定U肋内焊对沥青铺装层的影响。本发明测试顶板与沥青交界面处的温度分布，结合沥青混凝土铺装层的高温稳定性能和粘结强度及外观变化，实现对焊接工艺试验进行综合评判。