桅杆结构是一类广泛应用于广播电视、微波通信、气象监测等行业的高耸结构。由于桅杆结构杆身长细比大，整体水平刚度较小，使其对风荷载作用特别敏感。大量桅杆风致事故调查报告表明：桅杆结构倒塌事故多数是由于疲劳损伤后引起结点疲劳断裂、结构失稳或构件强度破坏而导致的。桅杆结构发生疲劳累积损伤最为严重的位置在杆身弦杆与纤绳连接的拉耳焊接结点处，研究该焊接结点疲劳损伤问题的核心前提就在于获得风荷载作用下拉耳焊接结点局部的随机疲劳荷载谱，即局部实际动应力场。为此本文对桅杆结构拉耳焊接结点的“焊接-风致”应力场进行了分析研究。　　拉耳焊接结点“焊接-风致”应力场研究工作的难点在于：较高且复杂的焊接残余应力在桅杆结构服役前已经存在于拉耳焊接结点；服役过程中焊接残余应力又由于风荷载引起的复杂工作应力而发生松弛，使得拉耳焊接结点局部最终形成更加复杂的“焊接-风致”实际应力场。考虑到研究工作的复杂性和直接进行实验研究的可行性低与经济性差，本文采用了下述由简到繁的研究思路。首先对简单对接焊平板进行焊接残余应力及其松弛行为的数值分析，然后再对对接焊平板的焊接残余应力及其松弛行为进行实验研究并验证模拟结果的正确性和可行性，最后运用该数值模拟技术对复杂桅杆结构拉耳焊接结点的“焊接-风致”应力场进行了分析和研究。　　运用热-结构顺序耦合的方法对两类坡口对接焊平板的整个焊接过程进行了有限元数值模拟。焊接温度场与应力场的模拟充分反映了焊接实际中热输入的局部集中性，电弧沿焊缝行走的移动性，焊接熔合区材料焊接加热和焊后冷却的高瞬时性和材料物理属性随温度变化的强非线性。纵向焊缝对接焊平板焊接残余应力的数值模拟结果表明：纵向焊接残余应力在中心横断面上表现为压-拉-压的分布规律，而在纵断面上有很长的稳定区；纵向焊接残余应力峰值接近材料的屈服强度，整体数值较大且比横向焊接残余应力大很多。比较纵向焊缝和横向焊缝两类对接焊平板上的焊接残余应力的模拟结果，选择纵向焊接残余应力数值较大且分布稳定的纵向焊缝对接焊平板为本文研究的简单对象。　　基于焊接残余应力松弛的宏观力学条件，运用弹塑性有限元方法分别模拟了坡口对接焊平板焊接残余应力在静载作用下和循环荷载作用下的松弛行为。模拟结果表明：两种加载条件下焊接残余应力的宏观松弛条件一致，即对接焊平板横断面上部分区域的材料发生塑性变形；松弛规律也同样表现出，随着（循环）工作应力（峰值）加大焊接残余应力松弛程度变大的特点。等幅循环荷载作用下循环次数和循环应力比对焊接残余应力的松弛程度没有影响，松弛行为仅仅发生在循环加载的第一次循环。变幅循环作用下应力循环加载顺序只影响焊接残余应力的松弛过程，不影响最终的松弛程度。　　对坡口对接焊平板试件焊接残余应力及其松弛行为进行实验研究。实验结果与数值结果对比分析表明：焊接残余应力的模拟结果与实验结果在分布规律上基本一致，数值上更接近工程实际的应力水平。对于静载作用和循环荷载作用下焊接残余应力的宏观松弛条件和松弛规律，数值模拟结果与实验结果基本一致；实验中循环荷载作用下焊接残余应力随循环次数增加表现的不安定性行为在模拟结果中并没有体现，但晶格层面的不安定性行为引起的焊接残余应力松弛程度很小，故忽略其影响从宏观层面出发的模拟结果基本反映了循环荷载作用对焊接残余应力松弛的影响。　　建立桅杆结构结点（实体）-杆身（梁）-纤绳（拉杆）的结构多尺度有限元模型，并在多尺度模型上实现了整体尺度桅杆结构风振响应与局部尺度拉耳焊接结点“焊接-风致”响应的协同计算。模拟结果表明：由于焊接残余应力的存在和焊接残余应力在风荷载引起的工作应力作用下的松弛，拉耳焊接结点危险点的实际应力时程表现出接近材料屈服强度向下波动的特性，较不考虑焊接残余应力的情况应力峰值水平提高但又绝非焊接残余应力和工作应力的简单叠加。“焊接-风致”实际应力场分析所反映的桅杆结构拉耳焊接结点疲劳损伤问题为高应力疲劳损伤问题，而非应变疲劳损伤问题。　　本文研究工作所涉及的钢材为建筑用低合金钢Q345。对接焊平板的焊接采用CO2气体保护焊技术，桅杆结构拉耳焊接结点的连接根据实际采用手工焊条电弧焊。