铁路钢桁架桥大多采用焊接整体式节点,在列车过桥荷载的反复作用下由于焊接施工工艺的缺陷和循环应力作用,整体式节点十分容易产生疲劳问题,因此节点疲劳破坏成为大跨度钢桁架桥的主要破坏形式。研究钢结构桥梁产生初始裂纹病害后的结构失效过程和失效时间,提出铁路钢桁架桥复合裂纹扩展路径模拟和疲劳裂纹扩展寿命评估的方法,对于避免钢桥梁运营期间的重大事故的产生具有实践意义。本文采用理论与实践相结合的研究方法,以某铁路钢桁架桥为工程背景,对铁路钢桁架桥复合裂纹扩展路径模拟和裂纹扩展寿命进行了研究,具体研究内容为:首先,对目前国内外相关研究进展的进行了详细地阐述,并说明了目前的研究不足,并提出了铁路钢桁架桥考虑复合裂纹效应的裂纹扩展路径模拟和扩展寿命评估的设想。对复合裂纹效应的裂纹扩展路径模拟和扩展寿命评估理论进行了阐述,重点说明了三维裂纹的分类标准、裂纹尖端处的应力场函数、应力强度因子的计算方法和复合裂纹的断裂准则,提出了考虑I、II型裂纹的扩展路径仿真和裂纹扩展寿命评估方法。并对复合裂纹扩展路径仿真和扩展寿命评估的方法进行了验证,利用ANSYS通用有限元软件对单边斜裂纹模型进行了扩展路径模拟,运用MATLAB编写了基于四参数全范围FORMAN公式的裂纹扩展寿命进行评估程序,并将计算结果与相关文献研究进行了对比,验证了提出方法的正确性。然后,简要介绍此铁路钢桁架桥的工程背景,基于子模型方法运用ANSYS有限元软件建立了铁路钢桁架桥的整体壳体有限元模型,根据实际货运列车参数,利用MTLAB计算列车过桥荷载,通过对铁路钢桁架桥整体壳体有限元模型施加列车过桥荷载,计算了整体壳体有限元模型的动力响应,评估下弦大节点可能会产生初始裂纹的位置、长度和方向,建立了带初始裂纹缺陷的节点实体有限元模型,并且利用子模型方法计算了带初始裂纹节点实体有限元模型的动力响应。最后,利用雨流计数法和Miner等效应力法获取了带裂纹节点实体模型边界处的等效应力幅值,对下弦大节点节点板与箱梁连接位置处焊缝焊趾的复合裂纹扩展路径和裂纹扩展寿命进行了研究。综上所述,本文提出的在货运列车过桥荷载作用下考虑复合裂纹效应的铁路钢桁桥节点裂纹扩展路径模拟和疲劳裂纹扩展寿命评估方法,具有一定的应用价值。对于钢结构桥梁的运营与维护、预测疲劳裂纹的发展趋势、评估铁路钢桁架桥的裂纹扩展寿命、评定结构的安全性和预防灾难性事故的产生具有重要的意义。