疲劳作为结构脆性破坏的重要诱因已在工程领域引起重视,随着交通流量和密度的攀升,混凝土桥梁的疲劳问题也逐渐显现,环境侵蚀因素的影响进一步加剧了桥梁结构的疲劳劣化。因此,开展环境和荷载共同作用下钢筋混凝土桥梁疲劳性能研究具有积极的现实意义。本研究在对实际桥梁疲劳荷载和应力状态进行研究计算的基础上,有针对性地开展了设计荷载和调查荷载两种应力水平下钢筋混凝土梁的疲劳试验;进一步考虑环境因素影响,进行了设计荷载应力水平下的锈蚀钢筋混凝土梁疲劳试验;对比分析了应力水平和环境因素对混凝土梁疲劳极限循环次数和应变演变的影响规律;提出了环境和荷载共同作用下的钢筋混凝土梁截面疲劳应力理论计算方法,并运用Matlab软件编制了计算程序。方法中考虑了疲劳和环境因素作用引起的混凝土和钢筋材料的损伤;通过条带法体现了构件层面的疲劳应力计算方法与材料层面的区别,并反映了钢筋与混凝土共同工作以及钢筋混凝土受弯构件中应变的分布特征;通过锈蚀钢筋与混凝土之间的应变协调关系考虑了钢筋与混凝土之间粘结性能退化的影响;引入疲劳和锈蚀引起的损伤对混凝土对本构关系、钢筋有效受力面积的影响,通过粘结单元的粘结力-滑移曲线考虑锈蚀引起的粘结力的退化,在ANSYS软件平台上实现了环境和荷载共同作用下钢筋混凝土梁疲劳性能的有限元模拟,进一步揭示了应力水平和锈蚀两种因素对钢筋混凝土梁疲劳性能的影响规律;最后,在总结已有试验和理论研究成果的基础上,对环境和荷载共同作用下的钢筋混凝土桥梁疲劳寿命进行了初步评估。本研究形成的主要结论如下:通过中小跨径钢筋混凝土桥梁的疲劳应力验算,实际桥梁在现行公路桥梁设计规范设计荷载应力水平下满足规范要求,在实际调查荷载作用下已不满足规范要求;普通钢筋混凝土梁构件层面的疲劳损伤机理与材料层面的机理存在差别,钢筋混凝土受弯构件的疲劳损伤可以分为两个阶段,疲劳寿命的前期(约占整个寿命的10%)主要受压区混凝土的疲劳损伤控制,而疲劳引起的纵向钢筋的损伤(表现为钢筋有效受力面积的减小)主导并控制着构件的整个疲劳过程;应力水平的提高加速了构件的疲劳损伤和劣化,应力水平提高后,疲劳寿命大幅下降,但疲劳破坏前构件的劣化程度相当。当应力幅由设计荷载提高20%至调查荷载应力水平时,试验梁极限循环次数下降了31.2%~44.6%,疲劳破坏前构件中钢筋应力的增长率由12.08%上升至12.3%;当应力幅提高70%时,试验梁纵向钢筋的应力增幅提高至15.5%,极限循环次数下降超过66%;锈蚀也大幅降低了梁的疲劳寿命,并加剧了梁体的劣化,但锈蚀对疲劳的影响起始于疲劳初始状态,不同锈蚀率下构件的损伤速率相同。在试验采用相同的设计荷载应力水平下,锈蚀率约5%的钢筋混凝土梁疲劳寿命较未锈蚀梁下降34.9%以上,疲劳破坏前其纵向钢筋和混凝土应变增长率与同应力水平下未锈蚀梁相当;通过汇总本研究和同类试验研究结果,得出设计荷载应力水平下的未锈蚀梁和纵筋锈蚀率5%的锈蚀梁不存在疲劳破坏的风险,调查荷载应力水平下的未锈蚀梁运营后期存在发生疲劳破坏的风险;如同时两种因素的影响,我国混凝土设计规范中给定的应力幅限值在实际荷载作用和锈蚀条件下已不能满足实际桥梁的要求。