近年来,因为拱桥吊杆断裂的工程事故频发,造成了严重的经济损失和极其不良的社会影响。从吊杆断裂的事故分析报告和许多学者的研究成果看,疲劳和腐蚀是吊杆断裂的两个主要原因。在腐蚀失效形式中,由于点蚀、剥蚀等产生的不均匀锈蚀危害比均匀锈蚀产生的危害大得多,锈蚀坑造成的局部应力集中加快了裂纹的萌生和扩展,严重缩短了吊杆的疲劳寿命。目前,对于吊杆高强钢丝腐蚀疲劳的研究多集中在按质量损失法测定的均匀锈蚀上,对锈蚀坑引起的疲劳寿命研究还不是很多,而干湿交替的自然腐蚀环境下,不均匀锈蚀出现概率更高。基于以上背景,本文展开了锈蚀坑对吊杆高强钢丝应力集中系数及疲劳损伤的影响研究,探讨不同形式锈蚀坑对应力集中系数及疲劳寿命的影响程度,希望为以后的吊杆检测及养护提供准确有效的试验数据。本文做了以下主要研究内容:(1)论述了国内外在锈蚀坑形貌及破坏行为、锈蚀坑损伤的评判指标、锈蚀对吊杆力学性能的影响等方面的研究成果,认为目前在不均匀锈蚀对吊杆力学性能影响研究方面仍存在不足,并从这个角度展开研究。(2)应用ANSYS13.0分析软件,通过不同形貌的等效锈蚀坑单调拉伸模型分析,得出应力集中系数与长宽高三维尺寸的变化呈线性变化。应力集中系数随着长度增加而减小,随着宽度和深度的减小而增加。长度对应力集中系数的影响程度最大,深度次之,宽度最小。(3)在探讨了单个锈蚀坑的应力分布及应力集中系数后,对锈蚀坑之间的影响关系进行研究。通过对相同锈蚀坑在轴向和径向两个方向的有限元分析,得出轴向锈蚀坑对应力集中有缓解作用,最大缓解程度约8%,径向锈蚀坑会加剧应力集中程度。(4)对ANSYS nCode Designlife14.5软件的分析过程及在SN疲劳分析中的各参量设置进行了简单的介绍,分析了锈蚀坑对高强钢丝疲劳寿命的影响,得疲劳寿命随着长度增加而减小,随着宽度和深度的增加而增加,并且长度的影响程度最大,深度次之,宽度最小。(5)对吊杆进行全尺寸预腐蚀吊杆的疲劳试验,证明了锈蚀对吊杆疲劳寿命的影响程度很大,锈蚀后吊杆的抗裂纹性能下降,裂纹萌生较快,锈蚀位置最先破坏;吊杆钢丝因不均匀锈蚀导致承载能力表现出差异性,锈蚀较严重的首先断裂,然后依次断裂,与未锈蚀吊杆断裂时间集中存在明显差异性;锈蚀吊杆疲劳断裂属于脆性断裂,未锈蚀吊杆断裂属于延性断裂。