根据桥式起重机工作的特点，探索了主梁结构裂纹扩展路径的发展规律。以断裂力学和损伤累积理论为基础，根据有限元划分网格中“最薄弱”单元出现裂纹类缺陷，“最薄弱”单元退出工作，载荷重新分布。在重复变化载荷持续作用下，裂纹逐渐扩展，由于相邻单元的连续性，内力传递至“次薄弱”单元，使其成为下一个“最薄弱”单元。依此类推，最终结构材料达到许用应力值，裂纹达到临界值，从而形成裂纹扩展的路径。对ANSYS软件的“单元生死技术”功能进行扩展，采用Visual C++6.0集成开发环境MFC，集成了Pro/E二次开发语言Pro/TOOLKIT和ANSYS二次开发语言APDL，开发了桥式起重机桥架结构人机交互参数化建模及有限元分析可视化软件。针对静态可靠性方法在评估结构可靠度时没有考虑结构抗力和载荷效应随时间变化的情况，本文采用了时变可靠性分析理论。综合考虑影响桥式起重机结构抗力影响因素及裂纹扩展过程中结构承载能力数据的分配，提出了结构抗力退化的预测模型。采用现场实测数据、随机过程模拟方法建立了载荷效应（主梁自重、小车自重、小车运行位置、水平惯性载荷、起升载荷和风载荷）的时变模型，得出了它们分布规律的数学特征值，建立了桥式起重机主梁结构的时变可靠度数学模型，得到了结构的时变可靠度指标，同时与静态可靠性方法求得的可靠度指标进行了对比。经工程实例验证，在同时考虑结构抗力和载荷效应随时间变化的情况下，时变模型能更好的反映结构的实际可靠度，同时验证了时变模型的合理性。