工程结构中高强混凝土和钢筋的使用、极限状态设计理论的采用以及长期超载作用等都会使得桥梁、吊车梁、楼面板及海洋平台等混凝土结构在高应力状态下工作,反复荷载的长期作用引起的疲劳损伤致使钢筋混凝土结构的承载力和安全性能降低。在沿海的侵蚀性环境作用下,混凝土构件横向裂缝处会产生钢筋蚀坑,加速钢筋疲劳裂纹的萌生,降低构件的疲劳性能。蚀坑处钢筋的疲劳断裂会导致构件的突然失效,危害性极大。因此,研究疲劳作用下锈蚀钢筋的疲劳裂纹扩展规律对结构的疲劳性能分析至关重要。本文基于钢筋的压磁效应和缺陷处的表面磁场分布规律,研究了混凝土内锈蚀钢筋的裂纹扩展行为表征方法,最后给出了基于METS-Fatigue方法和应用弱磁指标评估实际腐蚀混凝土结构内钢筋疲劳裂纹扩展的理论框架。主要内容如下:（1）基于能量守恒定律研究了基于断裂力学和弱磁效应（压磁效应和剩余磁场分布）表征钢材疲劳损伤的统一性,裂纹扩展速率和裂纹长度与弱磁信号间存在定量联系;基于磁偶极子模型,对缺陷表面的磁场分布进行了数值计算,并分析了其和应力与缺陷尺寸间的关系;通过拉伸应力下钢材标准紧凑拉伸（CT）试件和坑蚀带肋钢筋的数值模拟以及坑蚀钢筋的弱磁场演化规律等试验研究验证了力磁耦合效应和磁偶极子模型。（2）通过HRB400E钢筋CT试件的高周疲劳裂纹扩展试验,获取了材料在不同应力比下的裂纹扩展参数C和m,分析裂纹稳定扩展阶段的压磁信号和表面剩余磁场分布的演化规律,结果表明弱磁信号能够反映裂纹扩展的进程和裂纹长度的变化;基于试验结果建立了应力强度因子ΔK与切向磁感应强度变幅ΔBt、裂纹长度a与剩余磁场分布法向分量梯度最大值Gmax的定量关系,并通过试验进行了验证,比较了基于压磁方法预测的裂纹扩展曲线与断裂力学方法及试验结果的差异。（3）进行了HRB400钢筋标准试件预制半椭球蚀坑后的高周疲劳-弱磁试验,利用基于线弹性断裂力学的坑蚀钢筋疲劳裂纹扩展模型对裂纹扩展行为进行了预测;切向磁感应强度-应力滞回曲线变幅和剩余磁场分布法向分量梯度最大值均呈三阶段的演化规律,分析了应力比和蚀坑参数对压磁信号和剩余磁场分布演化规律的影响;在坑蚀钢筋疲劳裂纹扩展过程,应力强度因子ΔK和切向压磁场滞回曲线变幅ΔBt、裂纹长度a和剩余磁场分布法向分量梯度最大值Gmax均呈较好的线性关系,最后给出了基于压磁方法的坑蚀钢筋疲劳裂纹扩展评估,并与断裂力学的预测结果进行了对比。（4）通过坑蚀HRB400钢筋在混凝土梁内和空气中的高周疲劳-弱磁试验,分析了坑蚀钢筋在空气/混凝土梁内的疲劳过程中弱磁信号的变化规律,结果表明弱磁信号的变化可反映疲劳损伤的发展和疲劳断裂失效,弱磁信号的特征可揭示混凝土内坑蚀钢筋的应力集中和疲劳损伤特性;基于试验结果建立了混凝土梁内坑蚀钢筋的法向压磁滞回曲线变幅和裂纹尖端应力强度因子间的定量关系,给出了基于弱磁信号定量评估混凝土梁内坑蚀钢筋疲劳裂纹扩展过程的方法,并与断裂力学预测的裂纹扩展行为进行了比较。（5）通过文献调研分析了钢筋蚀坑和裂纹的相似性,考虑蚀坑处等效裂纹起始阶段的寿命,基于等效表面缺陷尺寸模型预测了坑蚀钢筋标准试件的疲劳寿命,通过模型回归分析获取了空气中/混凝土梁内的坑蚀HRB400钢筋的等效表面缺陷尺寸,并通过曲面拟合得到了其与最大截面锈蚀率以及蚀坑深宽比的定量关系。（6）基于混凝土结构耐久性寿命预测的METS方法,建立了基于室内加速腐蚀疲劳试验结果评估研究对象的疲劳寿命的METS-Fatigue方法,对工程结构统计资料和室内腐蚀耦合试验方法及参数选取进行了分析;以裂纹尺寸为关键损伤指标建立极限状态方程,基于线弹性断裂力学方法分析腐蚀疲劳作用下实际混凝土结构内部钢筋的蚀坑和疲劳裂纹尺寸随服役时间的演化,以弱磁指标为无损评估手段,基于METS-Fatigue方法给出了评估实际混凝土桥梁中腐蚀钢筋裂纹扩展行为和预测剩余疲劳寿命的流程和步骤。