随着人们对桥梁工程的深入研究,发现大多数的桥梁事故都与焊接钢结构的疲劳破坏有关。在实际工程中作用在桥梁上的车辆荷载具有随机性,所产生的疲劳通常为随机疲劳,由于随机荷载作用下焊接钢结构的疲劳破坏机理极为复杂,因此研究在随机荷载作用下桥梁焊接钢结构的疲劳强度,预测其疲劳寿命具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以桥梁焊接钢结构为研究对象,探讨了在随机荷载下桥梁焊接钢结构疲劳寿命的预测问题。本文采用欧洲公路桥梁疲劳规范中车辆荷载模型模拟车辆数据的多样性,借助蒙特卡罗随机理论分析车辆随机荷载,获得了贴合实际的随机荷载谱。采用雨流计数法统计随机荷载谱的幅值和频数,并用Miner累积损伤理论对各幅值产生的疲劳损伤进行累积。结合焊接钢结构S-N曲线,建立了随机荷载作用下焊接钢结构的疲劳寿命预测方法。本文采用三维有限元理论研究了焊接钢结构温度场的数值模拟问题。采用“生死单元技术”模拟实际焊接过程中焊料的填入和凝固,利用内生热率模型模拟焊接的热源移动,通过计算分析得到了整个焊接过程各时刻的温度场分布规律。在此基础上,研究了焊接过程中所引起的焊接残余应力场。通过三维热力耦合有限元分析,将三维焊接温度场转换为焊接残余应力场,得到焊接过程中各时刻的应力应变场云图。本文采用临界距离理论,选定焊缝附近半圆柱范围内平均应力作为疲劳破坏控制参量,确定了临界距离体积法中临界距离半圆柱R的大小。考虑焊接残余应力对疲劳强度的影响,将其引入到有效应力集中系数预测模型中,给出了焊接钢结构S-N曲线方程的预测公式,建立了基于临界距离理论预测S-N曲线的方法。采用本文所建立的预测随机荷载作用下焊接钢结构的疲劳寿命方法,研究了随机荷载下的平板焊接钢结构的疲劳寿命预测问题。选取白噪声作为随机荷载谱,模拟平板对接焊接钢结构的残余应力场,通过临界距离理论和平板对接焊的S-N曲线,结合雨流计数法和Miner累积损伤理论分析得到疲劳寿命预测结果,并与名义应力法和热点应力法计算结果进行了比较。本文以桂花大桥(悬索桥)为工程背景,分析了该悬索桥附近的交通车载情况,得到了相应的荷载谱。以此为基础,对悬索桥局部焊接钢结构进行了数值模拟分析,用本文方法预测了该桥焊接钢结构的疲劳寿命。