随着我国基础设施建设的快速发展,钢结构桥梁已经成为交通运输系统的重要组成部分。高强螺栓具有良好的刚度和强度、拆卸维修方便、技术成熟等优点而广泛用于钢结构桥梁节点间的连接。但是桥梁螺栓由于长期处于复杂的受力环境和户外大气环境中,在服役过程中经常会出现螺栓断裂或脱落,严重影响桥梁的安全。本文针对某钢结构大桥20Mn Ti B钢高强螺栓的断裂失效行为展开研究,弄清螺栓断裂失效机制和主要因素,为钢结构桥梁螺栓选择以及桥梁的安全维护提供依据,主要研究内容和结果如下:采用直读光谱仪、EDS能谱仪、X射线衍射仪等对失效螺栓断口组成进行分析。研究表明:失效螺栓的基体化学成分符合标准成分要求,其断口表面的主要组成为:Fe、C、O,并检测出有S、Si、Cl、K元素存在,物相分析结果显示以铁的氧化物为主。对应位置的全新螺栓主要组成是:Fe、C、Mn、Si。从元素含量与分布对比可知,失效螺栓的断口附近Si含量增加,出现了成分偏析和夹杂元素。对失效螺栓断口形貌与微观组织进行系统研究分析。研究表明:从宏观微观形貌分析可见,螺栓断裂有腐蚀疲劳断裂和应力腐蚀断裂;通过金相组织与结构分析,失效螺栓的裂纹源附近均有微观缺陷的存在,其断口的金相组织发生了变化,相比全新螺栓的回火索氏体,失效螺栓中还有块状铁素体出现。失效螺栓力学性能进行分析研究结果表明:失效螺栓的硬度值满足标准要求,但是其冲击功及冲击韧性与全新螺栓比较均呈现显著下降。模拟桥梁所在地的气候环境,耦合腐蚀介质和应力条件开展应力腐蚀试验,对腐蚀后螺栓的理化性能进行检测,并与失效螺栓的检测结果进行对比分析。研究表明:腐蚀后螺栓与失效螺栓的断口外观颜色、物相分析结果以及EDS成分检测结果相近,在微观形貌上均有腐蚀凹坑的出现;腐蚀后螺栓的力学性能有一定变化,但变化程度很小。因此,大气环境腐蚀不是螺栓失效的主要原因,但大气环境腐蚀会加速螺栓的失效断裂。结合以上研究和分析结果,20Mn Ti B失效桥梁高强螺栓在断裂面的裂纹源附近均存在微观缺陷,断口表面有腐蚀痕迹,并检测出S、Cl、K等元素,表明微观缺陷是造成20Mn Ti B高强螺栓失效的主要原因,大气环境腐蚀会加速螺栓的失效。