随着交通事业与公路、桥梁等级的发展,作用在桥梁结构上的车辆荷载也在不断发展。因此超载现象在服役桥梁运营中实际存在,并且对桥梁结构造成了不可忽视的疲劳破坏作用。本文以目前已有的实测公路交通超载车辆荷载调查结论为基础,利用等效的疲劳损伤原理,将实测荷载谱进行处理和简化,提炼出一种比较实用的模型车辆荷载频值谱,即得出具有工程适用性的超载运营的疲劳荷载简化模式。然后将其转化为几个应力水平下的超载,即实现了将随机循环荷载转化为多级变幅循环荷载。并以工程实例介绍整个计算流程,将其能够方便地应用于疲劳累积损伤模型中,并进行桥梁疲劳寿命预测。疲劳损损伤研究的一个核心则是根据研究的需要确定正确且方便应用的疲劳损伤变量。本文简要介绍了几种典型疲劳损伤变量,并从损伤力学的基本理论出发,建立了新的损伤变量,为混凝土疲劳损伤方程和寿命预测提供了较好的理论基础。建立材料疲劳损伤累积模型:1)基于Manson双线性模型和修正的Miner准则给出的非线性损伤和修正线性疲劳累积损伤模型,同时考虑了应力水平、加载顺序和损伤演变过程的影响,建立一个计算疲劳累积损伤的非线性动力系统,提出混凝土非线性损伤累积模型,进而得到多级变幅疲劳加载下混凝土剩余疲劳寿命预测;2)提出钢筋损伤机制。修正了疲劳寿命分析法则中的名义应力法,即建立了一个基于材料疲劳曲线和非线性疲劳累积损伤理论的分析法则,对照结构在超载作用下所受的荷载历程,来确定结构的疲劳寿命。进而给出了超载运营下在役钢筋混凝土桥梁结构疲劳剩余寿命计算步骤。文章最后基于所提出的混凝土损伤模型和寿命预测方法,将其计算出的损伤值和疲劳寿命值与他人试验值进行比较,计算表明误差在工程允许范围内,说明本文提出的损伤模型和疲劳寿命模型是正确的。并与工程中广泛应用的Miner准则计算结果进行比较,其误差得到大大减小。故本文疲劳损伤模型具有实用型和通用性的特点,可应用于在役桥梁的损伤分析和寿命计算中。