我国混凝土桥梁占桥梁总数的90%以上，反复车辆荷载和不利环境影响下桥梁腐蚀疲劳损伤问题日益突出。本书针对腐蚀疲劳导致的材料复合损伤机理，对准确预测混凝土桥梁的寿命这一问题，开展了系统试验和理论研究。通过开展不同环境和不同应力比下的钢筋疲劳裂纹扩展试验，揭示材料疲劳断裂失效机理；通过研究腐蚀水平和应力幅值对混凝土梁抗弯刚度、疲劳寿命和失效模式的影响，建立老化混凝土梁疲劳抗弯刚度计算模型；提出坑蚀和疲劳耦合作用建模方法，考虑钢筋与混凝土间粘结性退化、外界环境变化等不确定性因素，提出基于等效初始裂纹增长的老化混凝土桥梁疲劳寿命评估方法。
本书可供桥梁管理及科研技术人员使用，也可作为桥梁工程方向研究生的教材。

第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 腐蚀钢筋静力和疲劳性能
1.2.2 疲劳裂纹扩展机理
1.2.3 腐蚀疲劳裂纹扩展机理
1.2.4 腐蚀混凝土梁疲劳性能退化
1.2.5 腐蚀疲劳寿命评估方法
1.3 已有研究的局限性
1.4 本书内容体系
第2章 钢筋疲劳裂纹扩展试验
2.1 疲劳裂纹扩展试验
2.1.1 试件设计
2.1.2 试验过程
2.2 材料微观试验
2.2.1 制备断口样品
2.2.2 制备金相样品
2.2.3 选取观察点
2.3 疲劳裂纹扩展性能退化规律
2.3.1 材料微观结构特点
2.3.2 疲劳裂纹扩展速率
2.3.3 疲劳断口形貌
2.3.4 疲劳裂纹扩展路径
2.4 小结
第3章 钢筋腐蚀疲劳裂纹扩展试验
3.1 腐蚀疲劳裂纹扩展试验
3.1.1 试件设计
3.1.2 腐蚀环境设计
3.1.3 腐蚀疲劳试验过程
3.2 腐蚀疲劳裂纹扩展规律
3.2.1 疲劳裂纹扩展门槛值
3.2.2 腐蚀疲劳裂纹扩展速率
3.2.3 腐蚀疲劳裂纹扩展路径
3.2.4 腐蚀疲劳断口形貌
3.3 腐蚀疲劳耦合作用机理
3.4 小结
第4章 腐蚀RC梁疲劳后抗弯刚度退化试验与计算方法
4.1 腐蚀RC梁疲劳性能试验
4.1.1 试件设计
4.1.2 快速腐蚀试验
4.1.3 加载过程
4.1.4 静力拉伸试验
4.2 腐蚀RC梁疲劳后抗弯性能退化规律
4.2.1 锈胀裂缝
4.2.2 疲劳后荷载-挠度关系
4.2.3 疲劳荷载下混凝土裂缝发展
4.2.4 失效模式和疲劳寿命
4.2.5 疲劳后腐蚀钢筋应力-应变曲线
4.3 腐蚀RC梁疲劳后抗弯刚度计算模型
4.4 小结
第5章 考虑空间效应的腐蚀钢筋疲劳后本构关系模型
5.1 试验介绍
5.1.1 试件设计
5.1.2 加速腐蚀试验和加载过程
5.1.3 破坏形式
5.2 疲劳后钢筋本构关系
5.2.1 钢筋应力-应变曲线
5.2.2 本构关系模型及验证
5.3 小结
第6章 腐蚀RC梁疲劳寿命高效分析方法
6.1 总体分析框架
6.2 疲劳裂纹增长分析方法
6.3 构件腐蚀疲劳寿命计算模型
6.3.1 均匀腐蚀和局部腐蚀
6.3.2 腐蚀影响下钢筋疲劳裂纹发展
6.3.3 腐蚀RC梁内钢筋应力
6.3.4 实例分析
6.4 腐蚀疲劳寿命预测的反一次二阶矩法
6.5 小结
第7章 坑蚀与疲劳耦合作用下RC桥梁寿命评估
7.1 腐蚀疲劳耦合模型
7.1.1 腐蚀初始和蚀坑增长模型
7.1.2 疲劳裂纹表征模型
7.1.3 蚀坑与疲劳裂纹增长
7.1.4 确定结构失效模式
7.2 RC梁寿命评估模型
7.3 结果与讨论
7.3.1 蚀坑与疲劳裂纹的竞争阶段时间
7.3.2 RC梁失效阶段
7.3.3 RC梁腐蚀疲劳寿命
7.4 小结
第8章 钢筋与混凝土间粘结退化影响下RC梁疲劳寿命评估
8.1 腐蚀RC梁疲劳性能退化过程
8.2 考虑粘结退化的RC梁疲劳损伤分析
8.2.1 混凝土疲劳损伤
8.2.2 腐蚀钢筋与混凝土间疲劳粘结退化
8.2.3 腐蚀影响下钢筋疲劳裂纹增长
8.3 模型计算流程
8.4 模型验证
8.5 小结
第9章 季节性腐蚀疲劳作用下RC桥梁寿命评估
9.1 腐蚀疲劳寿命预测框架
9.1.1 腐蚀初始-纯疲劳裂纹发展阶段
9.1.2 季节变化影响下蚀坑与裂纹竞争阶段
9.1.3 结构失效阶段
9.2 计算案例分析
9.2.1 基本概况
9.2.2 腐蚀初始和纯疲劳裂纹增长
9.2.3 蚀坑与裂纹之间竞争阶段时间
9.2.4 结构失效与腐蚀疲劳寿命
9.3 影响参数分析
9.3.1 应力集中的影响
9.3.2 混凝土锈胀开裂的影响
9.3.3 环境变化的影响
9.4 小结
参考文献

桥梁作为交通线路的咽喉要道，对交通的安全运营
起着关键作用。截至2022年底，我国公路桥梁总数已达
103.3万余座，居世界首位。其中，混凝土桥梁占很大
比重。在不利环境长期作用下，桥梁老化、腐蚀问题日
益突出，已成为制约桥梁服役水平的主要因素。同时，
桥梁还承受反复车辆荷载作用，持续增长的交通量使得
服役桥梁疲劳损伤问题逐渐显现。腐蚀会进一步加速疲
劳损伤累积，显著降低结构使用寿命。工程中这种复合
损伤较为常见，如除冰盐过量使用或在沿海等环境下防
护不当，易引起腐蚀进而加剧桥梁疲劳。腐蚀和疲劳作
用导致的结构失效往往是瞬间的，失效前无任何征兆。
腐蚀和疲劳影响下桥梁维护和修复正日益成为关系结构
长期耐久性的关键问题之一。混凝土桥梁的腐蚀疲劳损
伤机理十分复杂，受很多因素影响，准确预测其腐蚀疲
劳寿命是桥梁维修加固决策的前提。
笔者一直从事桥梁可靠性和耐久性方面的理论研究
与实践。本书是笔者对老化混凝土桥梁疲劳性能退化特
征及疲劳寿命评估方法的研究成果总结。全书共9章。
第1章介绍钢筋以及混凝土构件在腐蚀疲劳耦合作用下
的力学性能退化的研究现状，论述了现有研究仍有待解
决的关键科学问题。第2章开展钢筋疲劳裂纹扩展试验
，明确了应力比和材料晶粒组织取向对钢筋疲劳裂纹扩
展性能的影响。第3章开展钢筋腐蚀疲劳裂纹扩展试验
，揭示了应力比和腐蚀环境类型对钢筋疲劳裂纹扩展的
影响，明确了钢筋腐蚀疲劳耦合机理。第4章研究腐蚀
和疲劳影响下混凝土桥梁构件抗弯性能退化规律，构建
了相应的抗弯刚度计算模型。第5章建立考虑空间效应
的腐蚀钢筋疲劳后的本构关系模型。第6章考虑钢筋不
同腐蚀形态和钢筋坑蚀导致的应力集中影响，发展腐蚀
混凝土梁疲劳寿命高效分析方法。第7章考虑钢筋坑蚀
的不同建模方法，提出坑蚀与疲劳耦合作用下混凝土桥
梁寿命评估模型。第8章建立疲劳粘结退化下腐蚀钢筋
与混凝土间变形不协调的解析量化模型，建立粘结退化
影响下的疲劳寿命预测方法。第9章考虑混凝土桥梁服
役环境变化影响，提出季节性腐蚀疲劳作用下的混凝土
桥梁寿命评估方法。
本书由长沙理工大学马亚飞教授、华东交通大学郭
忠照博士、长沙理工大学王磊教授共同撰写。在本书写
作过程中得到了博士生汪国栋、苏小超，硕士生王强、
彭安银提供的数据和资料支持。另外，本书还参阅、引
用了大量国内外学者的相关文献，在此一并表示感谢！
感谢国家重点基础研究发展计划项目（项目编号：
2015CB057705）、国家自然科学基金项目（项目编号
：51508036）等对本书研究工作的资助，感谢长沙理工
大学学术著作基金的资助。
由于笔者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请
读者批评指正。