随着我国粗钢产量占世界总产量和质量的比重不断增大,钢结构产业迅猛发展,应用也越来越广泛。建筑和桥梁用结构钢均属铁磁材料,其种类不同,既有磁性也不相同。本文利用建筑和桥梁结构钢存在不同既有磁性的特点,通过理论分析、磁性试验、磁力效应试验、模型试验和数值模拟等,系统研究了结构钢基于既有磁性的磁力效应的基本理论和工程应用方法,主要研究工作如下:（1）通过对铁磁材料磁畴结构产生的微观机理、磁畴结构运动变化规律、磁化性能的主要因素、磁化机制、磁化强度和磁畴结构应力变化之间的关系等分析。结果表明,应力对磁性材料的既有磁性影响明显,可通过磁性变化测试材料的应力变化。（2）采用徕卡倒置金相显微镜,分别选取不同的桥梁结构钢Q235qD、Q345qD、Q375qD、Q420qD和建筑结构钢Q235B、Q345B、Q390B、Q420B共72个试件,进行了上述结构钢试件的微观结构显微金相成图分析,研究了结构钢铁素体-珠光体类低合金高强度钢的组织性能。结果表明,对于相同型号的材料,强度等级不同时,牌号越高,其珠光体含量越高,对应的强度和硬度也越高,但材料的既有磁性有所降低。（3）采用美国的SQUID-VSM磁性测量系统,通过对上述建筑结构钢和桥梁结构钢试件磁化曲线的测试,得出了不同型号建筑结构钢和桥梁结构钢的磁化曲线和磁滞回曲线,分析了其主要特征和影响因素,探讨了材料既有磁性对初始磁化曲线的影响,同时研究了温度变化对最大磁化强度的影响。结果表明,文中给出的常用结构钢主要磁特性参数可以反映材料的磁化特点,达到磁饱和状态时,温度变化对材料的磁化强度几乎没有影响。（4）根据常用结构钢既有磁性测试需要,自主研发了感应测试既有磁场强度的测试系统,并与磁通计结合,在磁屏蔽箱中进行了上述常用结构钢试件的既有磁性试验,分析了既有磁性产生的原因和主要规律。结果表明,既有磁场强度沿试件长度呈抛物线分布,其大小与结构钢的牌号和直径有关。一般地,牌号越高,沿长度方向最大磁场强度越小。此外,文中还根据试验结果拟合了结构钢沿长度方向既有磁场的计算公式。（5）采用微机控制电液伺服试验机,结合自主研发的测试系统和磁通计,分别对Q235qD、Q345qD、Q375qD、Q420qD和Q235B、Q345B、Q390B、Q420B共72个试件,以10MPa/Sec的速率加载和卸载,往复循环5次,进行了结构钢既有磁性的应力-时间和磁通量-时间关系曲线研究,并以此为基础建立了结构钢既有磁性的磁通量-初始应力本构模型,分析了荷载循环对结构钢磁力效应的影响,揭示了结构钢既有磁性和应力变化的主要特征,为根据结构钢既有磁性测试其应力状态提供了理论支撑。（6）以西部某24m跨钢桁架桥和某40m钢拱桥为原型,设计制作了2个相似比均为1:20的钢桥试验模型,采用静力加载和点激振试验等方法,进行了试验模型结构中24个杆件的既有磁性和应力变化关系试验,同时采用大型有限元软件ANSYS,分析了2个模型结构各杆件的应力状态,并与传统测试方法进行了比较,验证了文中研发的磁性测试系统和所提出的基于结构钢既有磁性测试其应力状态新方法的有效性与适用性。结果表明,文中所提基于既有磁性的结构钢磁力效应应力测试方法和测试系统与传统测试方法相比,不仅测试敏锐,精度较高,而且工程应用方便,克服了传统测试方法的一些不足,具有很好的工程应用前景。