当钢筋发生锈蚀,其锈蚀产物的体积往往是原来钢筋体积的2-4倍,使钢筋周围混凝土受到挤压,随着锈蚀程度的加剧,导致混凝土保护层受拉而开裂。钢筋混凝土构件一旦开裂,将会加速钢筋的锈蚀,从而进一步加剧裂缝的扩展,最终导致结构的破坏,严重影响混凝土结构耐久性,因此研究钢筋锈蚀引起的混凝土保护层开裂过程具有重要的实际意义。本文在现有研究基础上,主要做了以下几方面的工作:(1)研究了基于微平面理论的混凝土本构方程,并编制了混凝土结构非线性有限元分析程序。通过与试验梁测试结果比较,验证了本程序的有效性。(2)针对钢筋均匀锈蚀的情况,对影响锈胀开裂的各因素进行了分析。基于数值结果发现,提高混凝土抗拉强度,增大保护层厚度、钢筋直径和钢筋间距,减小铁锈电流密度能有效地延长混凝土结构的使用寿命。(3)基于有限元分析结果,对影响保护层破坏模式的各因素进行了分析,结果表明,对于给定的保护层厚度和钢筋间距,钢筋直径对保护层破坏模式没有什么影响。对于给定的保护层厚度和钢筋直径,当钢筋间距逐渐增大时,保护层由整体剥落破坏向纵向开裂破坏转变。对于给定的钢筋直径和间距,当保护层厚度逐渐增大时,保护层由纵向开裂破坏向整体剥落破坏转变。