对于现代缆索体系桥梁来说,缆索系统是其主要承重构件。大量工程实例表明,桥梁服役过程中,在循环荷载和腐蚀环境的协同交互作用下,拉索极易发生腐蚀疲劳损伤破坏,直接原因就是钢丝的腐蚀或腐蚀疲劳导致了拉索的力学性能和承载能力的下降,严重威胁着桥梁结构的安全性。对锈蚀分级下钢丝的承载能力和疲劳寿命进行深入研究,既能保证拉索在桥梁运营期间具有较高的安全性,又能在合适的时间内进行拉索的更换,减少经济损失,延长桥梁结构的使用寿命,这是本文研究的主要目的。本文主要研究内容概括如下:(1)研究了拉索平行钢丝的锈蚀特性,分析了拉索钢丝锈蚀的过程,结合人工加速钢丝锈蚀试验后的结果,对钢丝锈蚀程度进行分级,为开展锈蚀分级下钢丝的疲劳性能试验研究提供基础。(2)统计了钢丝蚀坑的三维尺寸,研究蚀坑的深度、长度和宽度3个参数的分布特征;然后用有限元方法对典型半椭圆形蚀坑的应力集中系数进行了系统的数值分析。(3)对不同锈蚀等级的钢丝进行了疲劳试验,得出疲劳寿命S-N曲线,研究了锈蚀程度对钢丝疲劳寿命的影响。结合腐蚀疲劳试验的结果和钢丝断口的扫描电镜图片分析,研究了钢丝的腐蚀疲劳断裂机理。研究带有表面裂纹钢丝的应力强度因子,得到了拉伸荷载下裂纹扩展应力强度因子几何修正系数的统一表达式。研究比较分析了带有表面裂纹损伤的钢丝剩余强度。(4)研究分析拉索钢丝腐蚀疲劳过程及裂纹形成和扩展过程,结合腐蚀疲劳破坏的特点,研究了平行钢丝的腐蚀疲劳寿命评价分阶段计算方法。