拱桥中使用的吊杆由于受到大气、雨水以及腐蚀环境的侵蚀作用，吊杆中的高强钢丝普遍会发生腐蚀并萌生腐蚀坑，同时在日益增长的车辆荷载作用下，吊杆通常处于复杂的应力循环状态，在腐蚀和外界荷载的同时作用下，吊杆容易发生腐蚀疲劳现象，更严重的将导致吊杆断裂失效甚至桥梁倒塌。因此需要研究拱桥吊杆发生腐蚀后的剩余寿命，提出高强钢丝裂纹扩展路径模拟以及腐蚀疲劳寿命评估方法，这将给确定吊杆的剩余使用寿命以及保证拱桥的安全运营提供重要的理论帮助。
　　本文以实际工程中某拱桥为研究背景，对边吊杆中带腐蚀坑的高强钢丝进行裂纹扩展路径模拟以及腐蚀疲劳寿命评估，并完成了以下几个方面的研究工作：
　　(1)分别建立了无腐蚀坑以及含腐蚀坑的钢丝有限元模型，对其施加荷载并对腐蚀坑区域应力分布进行比较，分析结果表明腐蚀坑底部存在严重的应力集中情况，并将其结果与某文献进行对比，证明了需要考虑腐蚀坑对钢丝受力的不利影响。
　　(2)编写了裂纹主动扩展程序对含腐蚀坑的高强钢丝进行裂纹扩展路径模拟并采用相互作用积分法对裂纹尖端应力强度因子进行计算，结果表明高强钢丝裂纹扩展形状呈半圆形。以Paris裂纹扩展速率模型为依据，编写了腐蚀疲劳寿命评估程序对高强钢丝进行腐蚀疲劳裂纹扩展寿命评估，结果表明在450Mpa的荷载作用下，高强钢丝的裂纹扩展寿命为42万次荷载循环。
　　(3)分别建立了拱桥整体有限元模型以及带腐蚀坑的边吊杆精细有限元模型，根据车辆荷载谱编写了随机车流荷载程序并得到了随机车流荷载文件，对拱桥进行加载获得了整体有限元模型的动力响应以及各吊杆的应力时程曲线。通过边界条件处理方法并提出适当假定，将全桥动力响应分析中获得的吊杆应力时程施加到带腐蚀坑的边吊杆精细有限元模型上进行动力分析。结果表明通过多尺度建模并根据一定的边界条件处理方法，即能保证计算结果的准确性，又能避免计算效率低下。
　　(4)通过雨流计数法以及等效损伤法对边吊杆的应力时程进行等效处理，得到等效的应力幅值并将其再施加到带腐蚀坑的边吊杆精细有限元模型上，模拟其裂纹扩展路径。采用相互作用积分法计算裂纹尖端应力强度因子，并利用腐蚀疲劳寿命评估程序中对边吊杆进行腐蚀疲劳裂纹扩展寿命评估，结果表明边吊杆腐蚀坑底的初始裂纹在前期将保持匀速增长，在后期将呈指数型增长。
　　综上所述，本文提出的拱桥吊杆中含腐蚀坑钢丝的裂纹扩展路径模拟以及腐蚀疲劳寿命评估方法具有一定的工程应用价值。当拱桥吊杆产生腐蚀坑并萌生初始裂纹后，可以运用该方法对吊杆的剩余寿命进行评估，这对于预测吊杆的剩余寿命，保证拱桥的安全运营以及避免因吊杆失效而导致桥梁倒塌事故的发生具有重要意义。