近年来我国发生了多起桥梁火灾事件,这些灾难多数是由车辆、船舶撞击或是由地震次生灾害导致过桥燃气输送线路被切断而产生。火灾带来的高温容易对钢桥结构及材料造成严重的损伤,但受火倒塌的结构所占比重较低。由于对未发生致命损伤的结构直接进行拆除或重建会造成极大的浪费,合理的损伤评估和安全鉴定非常必要。目前,国内外现行规范关于火灾后钢材剩余力学性能的规定仍不完备,钢桥结构在火灾后承载能力评估问题尚未得到解决。为此,本文结合国家自然科学基金项目(项目编号:51708485)中的极端作用后钢材的力学性能研究,对火灾后钢材剩余力学性能进行了试验,建立了单调荷载及反复荷载下钢材的弹塑性本构关系模型。在此基础上,对计算模型的适用性进行了初步分析,并探讨了材料层面损伤引起的构件及结构层面的性能退化。论文的主要研究工作及结论包含以下几个方面:以我国桥梁常用钢Q345为对象,开展了火灾后材料的剩余力学性能试验,研究了钢材高温冷却后的屈服强度、极限强度、弹性模量、断后伸长率等力学性能退化;讨论了火灾最高温度和冷却方式对钢材性能退化的影响;通过对已有试验研究数据进行拟合分析,总结出钢材高温冷却后力学性能的折减规律。在此基础上,建立了单调荷载及反复荷载下钢材的弹塑性本构关系模型,为结构承载能力分析提供了基础。结果表明,钢材在超过500℃的高温冷却后各力学参数均呈现出下降趋势,且离散性特别大;自然冷却条件下钢材残余承载力比浸水冷却更低。通过对构件和简单结构进行火灾后的剩余力学性能分析,考察了火灾引起的材料性能退化对构件及简单结构受力特性的改变,分析了冷却方式对构件和结构承载能力的影响。在此基础上,对比分析了纤维梁单元模型和板壳单元模型的计算结果,对不同模型在火灾后薄壁结构弹塑性分析中的适用性进行了讨论。结果表明,钢桥墩受火冷却后承载能力和塑性耗能能力下降明显,最大可下降50%以上;门式刚架在火灾后承载能力及延性明显下降,最多下降至50%;与板壳单元模型相比,纤维梁单元模型计算精度偏低。以一座桁架钢桥为对象,研究了在汽车火灾条件下的桥梁变形情况。通过桥面火灾温度场分布规律分析,确定了火灾影响区域内各构件所经历的最高温度,并建立了火灾下的钢材本构关系模型。在此基础上,对比分析了桥梁结构在不同火灾工况后的残余变形情况,为结构火灾后承载能力分析提供理论依据。结果表明,局部火灾作用下材料性能退化较大,但钢桥结构承载力退化及残余变形较小。最后,对火灾后桥梁结构的剩余承载能力进行评估,考虑了受火温度、冷却方式、受火位置等因素对结构承载能力的影响。结果表明,不同火灾位置对结构承载力影响程度各不相同;当火灾位置位于非端部位置时,其对钢桥极限承载能力影响较小;当火灾位置位于支座附近时,结构的剩余承载能力下降最大。