钢筋混凝土结构物因过早发生性能退化而缩减其服役寿命,往往不是由于强度不够,而是因为其耐久性不足。目前国内外对单一环境因素如氯离子侵入、碳化导致的混凝土结构耐久性劣化已有较成熟的研究。但值得注意的是,实际环境中混凝土因耐久性不良服役性能下降大多是荷载、环境和气候等多因素协同作用的结果,这必然与单一环境因素下的混凝土结构劣化规律有显著差异。环境与荷载耦合作用也不是各单因素作用的简单叠加,为深入揭示荷载与环境耦合作用对海工混凝土结构宏观性能劣化的影响机理,有必要研究荷载与海洋环境下混凝土中氯离子的渗透性及其变化规律,建立混凝土结构内部微变化与耐久性宏观劣化之间的相互联系。本文开展荷载与海洋环境耦合作用下海工混凝土结构耐久性研究,对码头正常使用条件下钢筋混凝土结构构件荷载水平进行了调研与分析,研发了新型荷载与氯盐侵蚀环境同步耦合设备系统,并应用于疲劳荷载作用下的海工混凝土结构氯离子侵入试验研究,对比静载下的混凝土氯离子侵入规律,揭示了疲劳荷载对混凝土氯离子渗透的量化影响规律,并应用于混凝土结构耐久性寿命预测中。本文的主要研究内容及结论如下:(1)采用理论计算和现场实际监测相结合的方法,以华南地区码头工程实例为调查对象,分析高桩码头典型梁体构件使用过程中的荷载状态与内力,结果表明若不考虑构件自重的影响,码头使用状态下构件荷载水平的取值约为0.1~0.47之间。(2)研制出动荷载与海洋环境同步耦合试验设备系统,该设备系统可提供多种频率与加载方式的交变荷载,能较真实地模拟海工建筑物在荷载与环境“同时耦合作用”的服役环境,实现了动荷载与氯盐侵蚀环境的同步耦合作用。(3)应用研制的动荷载与海洋环境同步耦合试验设备系统,进行了钢筋混凝土的荷载与氯盐环境的耦合试验(荷载水平分别为0.5、0.3、0.15,加载频率分别为2Hz、5Hz、10Hz,喷洒与加载同时开始同时结束,喷洒量约为15L/h),研究荷载和腐蚀同时作用下钢筋混凝土结构内氯盐渗透规律,揭示了交变荷载对混凝土结构耐久性劣化机理。(4)通过对已完成耦合试验的试件纯弯段取样进行氯离子含量测定,研究荷载与腐蚀耦合作用下氯离子侵蚀机理及其模型,分析不同荷载水平、不同加载频率作用下氯离子的传输行为,探索荷载与环境耦合因素之间的相互作用,获得了氯离子扩散系数的荷载影响因子,进而对原有氯离子渗透模型进行了修正。(5)通过对耦合作用后的构件进行内部损伤CT扫描试验,运用各种图像处理方法和分析手段,探索混凝土裂纹形态及其演化规律,找出损伤情况与荷载大小、加载时间的关系,确立基于海洋盐雾环境和荷载作用下的混凝土损伤规律,探索了混凝土细观损伤演化过程的机理及其对耐久性退化规律的影响。(6)基于试验研究成果,对以可靠度理论为基础而建立的腐蚀诱导期的钢筋混凝土结构耐久性寿命模型中的关键参数进行了修正,建立了疲劳荷载与海洋环境多因素耦合作用下的混凝土结构耐久性寿命预测模型,利用该模型对高桩码头的横梁结构进行了耐久性寿命计算,计算结果与实际情况较为吻合,并将耐久性寿命模型用于码头结构构件的耐久性寿命设计。