在高频次的列车动荷载作用下,焊接式铁路钢桁架桥在服役期间易产生初始裂纹,带裂纹的钢桥节点部位往往承受的是来自各个杆件的复杂多轴荷载,因此,裂纹也多呈复合型扩展。由于钢桥节点的裂纹扩展模拟需要精细化的网格,建立全桥钢桥与局部钢桥节点的映射关系,完成钢桥节点裂纹的扩展路径模拟和疲劳寿命评估,具有很大的实际工程意义。此外,钢桥节点裂纹的扩展在时间和空间上都具有很强随机性和隐蔽性,对于萌生于结构内部或位于某些隐蔽性部位的裂纹,通过肉眼或无损检测也不易发现,对于已萌生的裂纹通过补强加固的方法抑制裂纹的进一步扩展也难以达到原设计时的要求,而且存在加固时施工操作困难的问题,为此,提出更为有效和普适性强的抑制裂纹扩展的方法,这将为提升桥梁的疲劳断裂寿命具有很大价值。本文基于铁路钢桁架桥的裂纹扩展路径的模拟、裂纹扩展寿命评估及裂纹扩展的抑制三个问题,主要利用断裂力学理论和振动控制理论,完成了以下几方面的研究工作:首先在ANSYS中建立了铁路钢桥全桥壳体有限元模型,根据列车与轨道的耦合作用和轨道垂直不平顺谱,通过MATLAB编程模拟编组列车过桥荷载,将该荷载施加到该全桥壳体有限元模型上,完成全桥壳体模型的动力响应分析。然后建立了含初始裂纹的钢桥节点实体有限元模型,将全桥动力响应分析所得的节点切割边界位移作为外荷载施加到该含裂纹的钢桥节点实体有限元模型上,完成动力相应分析。提取钢桥节点切割边界的应力时程,通过雨流计数法和Miner等效损伤量法将钢桥节点切割边界的应力时程转化为静力,在对裂纹尖端区域实现精细化网格划分的基础上,将该静力荷载反复施加到含裂纹的钢桥节点实体有限元模型上,利用相互积分法计算裂纹尖端应力强度因子幅值,实现铁路钢桥节点复合型裂纹的扩展数值模拟,再根据断裂力学Forman公式完成裂纹扩展寿命的评估。同时,还分析了初始裂纹长度和方向两个参数对裂纹扩展路径和裂纹扩展寿命的影响。最后,根据钢桥的结构型式、受力特点及动力特性,选取组合式的MR-TMD控制系统用于铁路钢桥裂纹抑制的研究,并完成了控制系统的布置和参数设置的工作。由于ANSYS软件缺乏用于模拟振动控制的单元,利用FORTRAN程序联合ANSYS软件完成MR-TMD控制系统对铁路钢桥的振动控制分析,定量和定性比较分析了钢桥全桥应力时程的控制效果以及钢桥节点切割边界位移时程、切割边界应力时程、应力幅值、等效应力幅值、裂纹尖端应力强度因子幅值、裂纹扩展寿命等扩展过程中各个阶段的控制效果,以说明MR-TMD控制系统应用在铁路钢桥上,对于抑制裂纹扩展和提升裂纹扩展寿命的有效性。