波形钢腹板预应力组合梁是一种新型的钢-混组合结构形式,具备受力明确、自重轻、外形美观等特点,因而近年来得到广泛应用。波形钢腹板结构的疲劳问题一直是关注的焦点,但是目前现行桥梁设计规范没有对此种结构的疲劳设计进行规定,对于其抗疲劳设计的研究非常迫切。为了深入研究这类结构的疲劳评估和设计方法,本文进行了疲劳试验,对其疲劳特性进行了较详细研究。并以试验数据为基础,分别基于名义应力、热点应力、缺口应力、断裂力学理论,对其典型细节的疲劳问题进行了研究。主要研究工作和成果如下:(1)总结了美国、英国、欧洲、日本规范,以及我国钢结构、公路桥梁和铁路桥梁规范在抗疲劳设计准则、疲劳细节分类及疲劳特征曲线等方面的相关内容。对比研究了各规范标准关于疲劳焊接细节在疲劳设计特征曲线和抗疲劳设计理论准则等方面的异同,提出了疲劳设计时应当注意的事项。对与波形钢腹板梁疲劳焊接细节研究相关联的各类基础性典型焊接细节的疲劳强度、细节类别进行了总结描述。(2)制作了8根试验模型梁,并对其中7根梁进行了等幅疲劳荷载试验。通过模型梁试验获取了体外预应力波形钢腹板组合梁的疲劳破坏特征,明确了这种结构的典型疲劳细节;研究了各试验梁混凝土应变、钢筋应变、挠度及裂缝等在疲劳荷载循环下的发展规律及梁体疲劳损伤的发展与它们相对应的关系;探讨了波形钢腹板组合梁疲劳破坏模式,分析了疲劳破坏过程中各组件的断裂顺序、疲劳断裂的位置、不同剪力连接件的应力状态。(3)采用名义应力法对波形钢腹板梁疲劳性能进行了研究。根据试验数据拟合,考虑板厚效应的影响,综合国内外试验结果,分别得到了波形钢腹板钢梁、波形钢腹板组合梁典型疲劳细节的名义应力疲劳曲线;通过疲劳拟合曲线对比分析表明,波形钢腹板钢梁疲劳性能优于波形钢腹板组合梁,采用PBL剪力连接件的组合梁疲劳性能优于采用栓钉型剪力连接件的组合梁,但总体相差不大;通过引用国内外相关规范的疲劳设计细节分类曲线,对比分析试验数据,提出了波形钢腹板梁典型疲劳细节设计类别分类建议。(4)采用热点应力法对波形钢腹板梁疲劳性能进行了研究。通过比较分析波形钢腹板梁典型疲劳细节处焊接接头的建模方法,表明子模型法更能真实的反映模型边界条件;通过有限元建模,采用热点应力集中系数法,推导了试验梁典型疲劳细节处的热点应力,评估分析了试验梁的疲劳性能,表明热点应力法评估波形钢腹板疲劳试验结果是偏安全的;对热点应力影响参数进行了分析研究,表明波折角度和翼板厚度对波形钢腹板梁的热点应力影响较大。(5)采用缺口应力法对波形钢腹板梁疲劳性能进行了研究。运用缺口应力法推荐的细节参数,建立了本文试验梁及其它两个试验梁的有限元模型,以子模型法计算了焊接细节处的应力,并推导了结构的缺口应力集中系数,以此为基础,采用缺口应力法对波形钢腹板结构进行了疲劳性能评估,对比三批模型梁的疲劳试验数据,给出评定结果;对其缺口应力影响参数进行了分析研究,表明转角半径、波折角度对波形钢腹板梁缺口应力影响较大。(6)采用断裂力学法对波形钢腹板梁疲劳性能进行了研究。运用断裂力学基本原理,引用Glinka G应力强度因子三维权函数公式及IIW推荐参数,建立了波形钢腹板梁典型疲劳细节处疲劳裂纹扩展模型。以此为基础,推导了波形钢腹板梁典型疲劳细节的S-N曲线公式,并与疲劳试验结果比较分析,对模型参数的优化提出了建议。(7)以本文疲劳试验中变形钢筋试验数据为基础,研究了波形钢腹板预应力结构中变形钢筋的疲劳性能及疲劳规律。通过综合本文波形钢腹板组合梁疲劳试验及其它9个变形钢筋疲劳试验的数据,对比分析了影响钢筋疲劳强度的主要因素,确定了应力比参数的重要性,研究了混凝土梁体结构中变形钢筋应力集中系数的影响规律。以各预应力梁体疲劳试验中变形钢筋试验数据为基础,研究了预应力结构中变形钢筋的疲劳性能及疲劳规律,为波形钢腹板预应力结构中变形钢筋疲劳设计提供了参考。