铁路钢桥在服役的过程中，受到高频次列车动力荷载的作用，经常产生疲劳损坏，疲劳破坏往往开始于节点的角焊缝焊趾处裂纹的萌生，当微观裂纹萌生后，就会不断积累损伤直到生成宏观上的裂纹，在循环荷载的作用下，裂纹扩展到达临界裂纹长度时，结构就会发生破坏。在裂纹扩展的过程中，许多影响裂纹扩展的因素呈现一定的随机性，因此裂纹扩展的寿命也具有随机性，因而传统的以安全系数保障强度储备的定值方法无法解决参数随机性的问题，因此本文从可靠度的角度出发，研究裂纹扩展过程中各参数的概率分布，以裂纹扩展过程的数值模拟为基础对结构的疲劳寿命进行评估，结合不同的可靠度计算方法对钢桥节点进行疲劳可靠性评估。最后在可靠度的疲劳评估体系之下，对钢桥结构进行延寿控制的研究，通过设置MR-TMD阻尼器，对相同保证率之下的疲劳寿命进行控制，并研究不同阻尼器参数的工况下对结构寿命延长的效果，设置最佳的MR-TMD阻尼器参数对钢桥结构进行控制，最大程度延长钢桥结构的服役寿命。对结构的设计检修和维护提出一定的参考方法。
本文基于铁路钢桥全桥及节点子模型的有限元模拟，结构的疲劳可靠性评估，MR-TMD阻尼器的延寿控制等内容，从断裂力学的角度研究疲劳裂纹扩展延寿控制的可靠性问题，完成了以下几个方面的研究：
（1）首先研究裂纹扩展过程中的疲劳可靠性问题，提出一种应用于实际工程结构的疲劳可靠性评估方法。本文通过对可靠度评估方法的总结，提出了BP神经网络-蒙特卡罗法。通过不同参数的概率分布，建立了十字焊接板随机有限元模型，可通过有限元数值模拟计算其裂纹扩展寿命。根据均匀设计法选取初始样本输入有限元模型得到对应的寿命对BP神经网络进行训练，最后通过蒙特卡罗法计算出不同设计寿命对应的可靠度，最后通过参数估计的方法随机取一个大样本得到疲劳寿命的大样本，得到寿命的概率分布类型并结合可靠度的定义计算出相对精确地可靠度，与之前的计算结果进行对比，结果表明两者结果较为符合。
（2）进行疲劳可靠性试验，制造出6组带随机初始裂纹的十字板焊接模型，并考虑参数的随机性，将其置于疲劳试验机上进行随机疲劳荷载下的疲劳试验，观察试验过程中的裂纹扩展过程以及疲劳可靠度数据与数值计算的结果进行比较，采用应变记录系统记录下裂纹尖端的应变的变化，得到其应力的变化，对裂纹扩展路径和扩展角度进行记录，得到随机因素作用下裂纹扩展的特性，并记录下每组试件的疲劳寿命。根据疲劳可靠度估算公式得到每个试件的寿命所对应的可靠度。将试验结果与数值计算的结果相比较发现两者相差不大，其中裂纹扩展路径的误差表现的最大，但最大的偏差在7度以内，在误差的接受范围。表明本文的可靠度计算方法具有实际应用的可行性。
（3）利用BP神经网络-蒙特卡罗法对钢桥全桥结构及节点结构进行疲劳可靠度分析。首先确定荷载的随机性，获取铁路列车编组、轴重、车次及频率等信息，获得随机列车编组荷载。通过ANSYS建立全桥结构及节点子模型有限元模型，利用单位荷载作用于全桥模型得到节点切割边界的应力影响线，将随机荷载作用于影响线上可以得到节点切割边界的应力幅值，对其进行统计即可得到应力幅的分布特征。利用均匀设计法从个初始参数中生成均匀设计样本，带入到节点有限元子模型中计算得到裂纹扩展寿命，之后对BP神经网络进行迭代训练，最后利用蒙特卡罗法计算出不同设计寿命的可靠度，结果表明在95%保证率下钢桥节点的寿命为37年。
（4）通过设置MR-TMD阻尼器的参数，对钢桥结构进行延寿控制，在有限元模拟的过程中加入控制单元，通过FORTRAN联合ANSYS对钢桥结构进行控制，本章分别研究了阻尼器的最切屈服剪应力在10 Kpa、20 Kpa、30 Kpa、40 Kpa、50Kpa等不同工况下疲劳寿命的控制效果，计算结果表明在最佳控制工况下，在95%保证率下，结构的疲劳寿命在63.2年，相比无控制作用，疲劳寿命提升了70.8%。表明MR-TMD阻尼器对疲劳寿命的延长具有良好的效果。
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