随着海洋工程的快速发展,钢桩基础作为最常见的基础形式被广泛开发应用于支撑上部结构,其在全寿命周期内面临严峻的腐蚀风险。开展钢桩基础在海洋岩土环境中的腐蚀特性研究对海洋工程设计具有重要的实际意义。目前海洋腐蚀方面研究主要集中于上部钢结构的截面腐蚀损失和强度退化,但较少关注海洋岩土中钢桩基础的腐蚀特性及腐蚀后的承载力特性。因此,本文针对海洋岩土环境钢桩基础存在的腐蚀问题,结合加速腐蚀试验、界面剪切试验、理论模型分析方法、离散元和有限元数值分析方法,对腐蚀特性及腐蚀对基础承载性能的影响开展系统深入的研究。主要研究内容包括:1.基于加速腐蚀试验的钢材腐蚀特性及表面形貌特征研究开展海洋岩土腐蚀环境下钢材电解加速腐蚀试验,分析了腐蚀过程中的腐蚀失重和电化学反应过程,并通过双目激光扫描分析了腐蚀深度及表面形貌特征,重点研究了表面粗糙度参数随腐蚀程度的变化规律以及粗糙表面高度概率分布。基于试验获得的腐蚀试件样本,采用随机过程模型对腐蚀钢试件表面形貌进行数学解析,建立了以腐蚀程度为随机变量的腐蚀表面形貌随机重构模型。2.腐蚀钢-土界面剪切特性的试验与数值模拟研究基于腐蚀钢-土界面直剪试验以及界面剪切离散元模型,从宏观和细观方面研究了腐蚀对钢-土界面单向和循环剪切下的应力变形规律和剪切破坏机制,分析了界面剪切颗粒动态演化过程,提出了不同腐蚀程度下界面抗剪强度参数即界面粘聚力和界面摩擦系数的归一化计算公式,建立了考虑腐蚀影响的钢-土界面双曲线剪切本构模型。3.腐蚀钢管桩基础承载特性数值模拟研究建立了海洋岩土环境钢管桩基础有限元模型,基于考虑腐蚀的接触面本构模型,研究了钢管桩基础在单向水平、竖向和弯矩荷载作用下承载力与位移关系,对比分析了考虑腐蚀引起的桩基础壁厚减小和表面粗糙度变化时和仅考虑腐蚀引起基础壁厚减少时钢管桩基础极限承载力变化规律,通过Swipe加载法得到了单桩基础在V-H、V-M复合加载条件下破坏包络线,揭示了腐蚀对钢桩基础复合承载力的影响规律。