高性能钢(HPS)具有高强度、良好的韧性和较低的厚度效应等优点,目前被广泛地应用到桥梁工程结构。然而,处于盐湖等恶劣环境下的结构,由于依附在钢结构表面的侵蚀离子引起电化学腐蚀、防腐涂层的老化脱落以及荷载等作用的耦合下,桥梁结构的服役寿命问题凸现。锈蚀是影响钢结构耐久性的重要因素。对于早期服役在此等恶劣环境下的HPS钢梁,如何评估其承载力,是后期进行维修加固的前提。为此,本文以锈蚀HPS钢梁为研究对象,主要探究了锈蚀HPS的材料性能退化规律以及锈蚀HPS梁的抗弯承载力,内容包括以下几方面:(1)明确了锈蚀HPS试件的力学性能退化规律。通过电化学加速腐蚀和人工自然喷雾加速腐蚀获得了锈蚀HPS钢片,使用3D扫描技术对试件的几何特征以及锈坑形态进行了详细的考察,确定了表征材料力学性能退化的锈蚀参数。通过静力拉伸试验,明确了两种加速腐蚀方法所获得的HPS钢片的弹性模量、强度、延性等材料力学参数的退化规律。最后,建立并验证了锈蚀HPS试件的三阶段本构模型,并依据该模型和3D扫描重建的有限元模型,分析了两种锈蚀HPS钢片的失效行为。(2)研究了整体锈蚀HPS钢梁的抗弯失效行为。设计了若干电化学整体加速腐蚀HPS梁,进行了 4点弯曲加载试验。基于3D扫描测量结果分析了锈蚀损伤对全梁各截面的离散性以及各部件的长细比的影响。随后,研究了钢梁的荷载-变形曲线、应变发展行为以及失效模式随锈蚀损伤的变化规律。(3)考察了剪跨段局部锈蚀HPS钢梁的退化规律。为丰富局部锈蚀HPS钢梁的失效行为研究,设计了若干剪跨段局部锈蚀HPS钢梁。分析了截面积的几何特征在不同锈蚀水平时的变化,对锈蚀HPS钢梁的强度、刚度、应变行为等行为进行了观察,明确了局部锈蚀HPS钢梁的失效模式的转变机理。(4)拓展分析了多种因素下锈蚀HPS的材料与结构力学性能的变化规律。分别对锈蚀HPS钢片、整体锈蚀钢梁以及剪跨段局部锈蚀钢梁建立了有限元模型。针对锈蚀HPS钢片,考虑了多种横截面损伤工况、最不利损伤截面的组合以及不同损伤截面间距的情形,考察了以上情形时锈蚀HPS钢片的失效行为。针对整体锈蚀HPS钢梁,考虑了单个部件在不同锈蚀水平、整个钢梁不同锈蚀水平以及相同锈蚀率不同锈蚀情况组合的情形,研究了这些情形下锈蚀钢梁的抗弯性能退化规律。对于剪跨段局部锈蚀钢梁,则讨论了剪跨段不同锈蚀水平以及不同锈蚀长度时钢梁的强度、刚度等结构性能指标变化规律。(5)提出了整体锈蚀HPS梁以及剪跨段局部锈蚀HPS梁的承载力计算理论。针对整体锈蚀HPS梁,考虑了理想弹塑性以及计及应变硬化的两种本构模型,结合锈蚀的不确定性给出了所有可能的截面应力分布模式,通过迭代计算了整体锈蚀HPS钢梁的全过程弯曲响应,获得了任意时刻的荷载、最大挠度值及位置,最后与各标准对比,给出了整体锈蚀HPS钢梁承载力评估建议。针对剪跨段局部锈蚀HPS钢梁,考虑了多种可能的失效工况,归纳了各种失效模式的判别方法,提出了一种考虑锈蚀因素对材料力学性能以及几何特性的影响的非线性迭代方法,并与经典理论比较了极限承载力、斜拉应力带的倾角以及宽度的预测结果。