车辆荷载是导致桥梁结构疲劳损伤的主要因素。结合基于实测交通数据的随机车流荷载,考虑车辆动力、桥梁动力及桥面铺装性能劣化等因素的影响,对公路钢结构桥梁结构的疲劳寿命进行准确预测以保证桥梁结构的运营安全,是当前的热点研究问题。为在已有的疲劳性能评估体系中量化这两方面因素对公路钢桥结构疲劳性能的影响,本文在以下几个方面进行了相关研究工作:(1)介绍了公路钢桥梁疲劳破坏问题的研究背景,总结分析了车桥耦合问题的研究内容与现阶段的研究成果,梳理了疲劳问题研究的发展历史,并对目前常用的几种疲劳性能评估方法进行了简要的介绍。(2)根据实测交通荷载调查数据,对公路桥梁常见的车辆进行分类,并建立相应的车辆动力学分析模型。根据广义虚功原理,对各车辆模型动力学方程组中的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵进行了理论推导。(3)为求解车桥耦合振动响应,采用接触力法建立车桥耦合分析模型,选取了车辆动力学分析模型的相关参数,建立了相应的有限元动力学分析模型,并在车桥耦合分析模型中引入了随时间劣化的路面不平顺度的影响。并对Newmark法和HHT法两种动力学问题求解时域积分方法进行了对比分析,选取了适用于本文车桥耦合问题求解的积分方法。(4)针对本文研究的公路钢桥,确定了结构的疲劳易损细节,建立了梁单元、壳单元和实体单元相结合的多尺度有限元模型。为了提高有限元模型与工程实际结构的一致性,以自振频率为结构响应、有限元模型弹性模量为设计参数,结合响应面法与遗传算法,对有限元模型进行模型更新。模型更新后,在保证对应振型不变的条件下有限元模型的自振频率更加符合工程实测数据。(5)整理交通荷载调查数据中的车流信息分布特性,采用Monte-Carlo法生成桥梁结构全寿命周期内的随机车流荷载。在考虑桥梁结构全寿命周期内桥面不平顺度劣化情况与随机车流荷载的条件下,对公路钢结构桥梁结构的疲劳寿命进行预测,对比分析了车桥耦合振动效应、路面不平顺度劣化情况以及随机车流荷载对结构疲劳性能的影响。