环境腐蚀和疲劳是影响钢桥耐久性的重要因素,实际工程中钢桥焊接接头大多处于复杂应力状态,因此本文针对预腐蚀及复杂应力场下钢桥焊接接头的疲劳性能展开研究。(1)介绍了疲劳寿命评估方法、多轴疲劳破坏准则以及多轴疲劳试验的研究情况。归纳总结了钢桥腐蚀类型、影响因素、腐蚀预测模型和腐蚀试验方法。阐述了腐蚀疲劳裂纹萌生机理和扩展机理的研究现状,概述了国内外学者对腐蚀疲劳寿命评估的研究进展。(2)参考国内外文献,构造不同倾角(0°、15°、30°、45°)全熔透承载角焊缝十字形焊接接头来模拟正应力和剪应力共同作用下的复杂应力场。采用线性外推、二次外推和1 mm法计算焊接接头的热点应力,根据不同网格尺寸的计算结果来确定合适的网格密度。分析热点正应力集中系数和热点剪应力集中系数随倾角的变化情况。最后,分别采用等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法进行疲劳寿命评估,并与试验结果进行对比分析,推荐采用线性外推法计算热点应力,等效应力法来预测复杂应力场下焊接接头的疲劳寿命。(3)总结了大量的腐蚀坑深度模型,介绍了腐蚀坑缺口和裂纹当量化技术,最终采用最简单的幂函数模型表示蚀坑深度与时间的关系,为了研究当单个蚀坑尺寸对疲劳寿命的影响,把蚀坑当作形状规则的球形缺口来处理,并且考虑两种不同的蚀坑深度。(4)对3种不同腐蚀程度下的45°倾角全熔透承载角焊缝十字形焊接接头进行疲劳试验,得到了它们的S一N曲线。研究不同腐蚀损伤对焊接接头热点应力集中系数和疲劳缺口系数的影响,提出了一种考虑腐蚀深度和应力幅的腐蚀疲劳寿命影响系数定义方式,根据试验结果拟合得到了它的表达式。结果表明蚀坑缺口对焊接接头的疲劳性能有一定影响,但不是很敏感；不同腐蚀深度和应力幅下焊接接头的疲劳强度降低程度不同。(5)以不同腐蚀程度下45°倾角全熔透承载角焊缝十字形焊接接头为研究对象,采用数值方法计算焊接接头表面裂纹的应力强度因子,分析不同蚀坑尺寸、裂纹形状比和裂纹深度对焊接接头应力强度因子的影响规律。结果表明蚀坑深度对应力强度因子的影响起主要作用,蚀坑球半径的影响比较小；裂纹表面点为Ⅰ型开裂,而最深点为Ⅰ+Ⅱ复合型开裂；蚀坑深度、裂纹形状比和裂纹深度对表面点应力强度因子影响大于最深点。(6)根据不同腐蚀程度下十字形焊接接头的S-N曲线计算疲劳裂纹扩展速率公式参数,采用数值方法模拟不同复合型裂纹扩展准则下十字形焊接接头的疲劳裂纹扩展,基于多项式拟合得到了不同复合型裂纹扩展准则下的裂纹形状修正系数,最终采用最大周向应力准则对裂纹扩展速率公式进行修正。给出了不同应力幅和腐蚀程度下有效应力强度因子幅、裂纹扩展角与裂纹深度的关系,裂纹深度与循环次数的关系,对比分析了模拟和实际裂纹扩展路径。结果表明裂纹扩展模拟路径与实际路径符合较好,修正后的裂纹扩展速率得到的疲劳寿命与试验结果吻合较好,基于最大周向应力准则的裂纹形状修正系数能够用于疲劳寿命计算。(7)从损伤力学角度出发提出焊接接头疲劳损伤模型,采用裂纹尺寸来定义损伤变量,给出了两种损伤演化模型：Chaboche模型和Lemaitre模型,结合疲劳试验结果确定了不同腐蚀程度下十字形焊接接头Chaboche损伤演化方程的材料参数,得到了十字形焊接接头的损伤曲线和疲劳寿命预测方程。结果表明裂纹尺寸能够作为焊接接头的损伤变量,Chaboche模型能够用于焊接接头的损伤评估。