混凝土结构是基础设施的重要组成部分,氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀是暴露于海洋和除冰盐环境的混凝土结构产生性能劣化甚至过早破坏的主要原因。研究混凝土中氯离子传输对实际工程的寿命预测具有十分重要的意义。实际工程中的混凝土常常要承受不同形式的荷载,而现有的基于氯盐侵蚀的混凝土耐久性设计和寿命预测往往并没有考虑荷载状态对氯离子侵入过程的影响。本文在国内外研究的基础上,针对应力条件下混凝土中的氯盐传输进行了研究,建立了应力和氯盐侵蚀协同作用下的混凝土结构寿命预测可靠度模型,并进行了工程验证。主要工作包括:1.针对实际服役条件下受荷混凝土中的氯盐传输,研发了一套能够提供均匀、稳定、无偏心的轴向拉、压荷载的加载装置,采用循环氯盐溶液和流速控制装置实现了氯离子向受荷混凝土中的单向扩散试验方法,形成了一套完整的拉应力、压应力作用下混凝土中氯盐传输性能测试设备与方法。2.利用研发的装置与方法,研究了应力和氯盐侵蚀协同作用下混凝土的劣化过程。压应力作用下,随着应力比的增大,混凝土中的氯离子扩散系数先减小后增大;拉应力作用下氯离子扩散系数随应力比的增大而呈增大趋势。长期的试验数据表明,随着混凝土暴露龄期的增加,氯离子扩散系数均随时间呈幂函数减小趋势。3.针对应力作用下混凝土中氯离子传输过程所涉及的材料和环境变量的不确定性,建立了考虑外部荷载(轴向拉应力、轴向压应力)和环境因素(温度、湿度和环境氯离子浓度)的氯盐传输概率模型。该模型适用于氯盐侵蚀单因素和应力-氯盐侵蚀双因素作用,可以用来模拟氯盐环境下服役混凝土中的氯盐传输过程。4.以混凝土中钢筋表面氯离子浓度达到钢筋锈蚀的临界浓度作为性能极限状态,建立了基于可靠度的应力与氯盐侵蚀作用下混凝土结构寿命预测模型。在分析国内外大量试验数据和检测结果的基础上,初步确定了模型中各随机变量的统计参数。其中,重点分析了与实际工程服役条件相符的钢筋锈蚀临界氯离子浓度取值,通过统计分析和假设检验,得出导致钢筋锈蚀的临界氯离子浓度服从对数正态分布。5.结合建立的基于可靠度的寿命预测模型,对港珠澳大桥CB04标段关键混凝土构件进行了应力条件下的氯离子扩散试验及寿命预测可靠度评估。通过计算,浪溅区受压承台混凝土结构服役120年后的可靠度指标为1.615,受拉承台后浇孔混凝土结构服役120后的可靠度指标为1.385;水位变动区受压承台混凝土服役120年后的可靠度指标为1.85,受拉承台后浇孔混凝土服役120年的可靠度指标为1.614;即服役120年后,混凝土结构可靠度指标均大于设计值1.3。