本发明涉及变幅荷载下构件的自然暴露实验装置、系统及方法，变幅荷载下构件的自然暴露实验装置，包括若干条长条形的试件、平行设置的两条地梁、加载水箱以及控制装置，若干条试件放置于两条地梁上，两条地梁之间的距离与试件的长度相适应，试件的底部中间位置设有数显式应变计和位移计，试件的上方设有加载水箱，加载水箱与试件之间设有两个平行设置的加载头，加载水箱内侧底部设有液位传感器，水箱设有进水管和出水管，还包括储水装置、控制器、供水水泵、排水水泵、主进水管道和主出水管道。本发明的变幅荷载下构件的自然暴露实验装置，能够实现多种环境与变幅荷载耦合/共同作用下构件的自然暴露实验，通用性好，适用范围广。