在土木工程领域中,避雷针结构的法兰-螺栓连接应用十分广泛,在腐蚀环境与循环应力的共同作用下,腐蚀疲劳是主要的破坏形式之一。不同于一般的疲劳破坏,腐蚀疲劳（Corrosion Fatigue）指的是有腐蚀损伤的疲劳,其疲劳寿命要比普通疲劳寿命低得多。避雷针结构的破坏往往归结于法兰-螺栓连接结构的腐蚀疲劳,而法兰-螺栓连接结构主要依靠螺栓预紧力和接触面的摩擦力抵抗外荷载。当外荷载为循环应力,并处在腐蚀环境中时,伴随腐蚀的影响结构在疲劳损伤部位会率先发生裂纹萌生、进而扩展、最终导致连接结构的破坏。为了研究避雷针法兰-螺栓连接结构的腐蚀疲劳裂纹扩展机理,本文基于工程事故、腐蚀疲劳断口分析和有限元模拟确定了裂纹萌生位置的基础上,分析了螺栓腐蚀疲劳过程中的裂纹扩展规律,主要工作如下:（1）建立了避雷针法兰-螺栓连接结构的裂纹动态扩展有限元模型。考虑腐蚀环境作用,基于断裂力学和直接循环分析实现了疲劳裂纹的动态扩展,得到了法兰螺栓连接结构的腐蚀疲劳裂纹扩展寿命及扩展路径。采用不同Na Cl浓度考虑腐蚀程度对结构疲劳寿命的影响,得到了随腐蚀程度的升高法兰-螺栓连接件的疲劳扩展寿命逐渐降低的关系。基于有限元模拟与实际螺栓破坏现象分析的结果,合理地解释了变电站避雷针结构在腐蚀和风荷载共同作用下螺栓腐蚀疲劳断裂导致的破坏事故。（2）建立了基于XFEM和Python的准动态腐蚀疲劳裂纹扩展寿命模型。首先对螺栓破坏断口进行分析,并对螺栓裂纹扩展面进行了建模,在此基础上建立了避雷针结构裂纹扩展有限元模型。由模拟裂纹扩展与实际螺栓破坏面中裂纹扩展区域的比较,可表明该模型模拟的裂纹扩展过程符合实际裂纹,得到的裂纹腐蚀扩展寿命与动态扩展模型得到的寿命吻合度较好,从而进一步验证了本文腐蚀疲劳裂纹扩展寿命分析方法的有效性。（3）一般情况下,避雷针承受的疲劳载荷不易获得,且法兰-螺栓连接参数变化较大,为考虑此类因素影响,本文基于准动态裂纹扩展寿命模型,分析了荷载水平、螺栓预紧力和接触面摩擦系数对法兰-螺栓连接件裂纹扩展寿命的影响。结果表明,荷载水平的减小会导致结构的腐蚀疲劳裂纹扩展寿命增加,而螺栓预紧力的降低和摩擦系数的减小会导致结构的腐蚀疲劳裂纹扩展寿命降低。