水工钢筋混凝土结构作为水利设施的重要构筑物之一,因长期处于内外部荷载联合作用的复杂环境中,其主体构件的锈胀开裂现象频频发生,已成为影响水工建筑物长期服役安全的重要病因。为探研水工结构因钢筋锈胀开裂诱发其保护层开裂脱落的作用机制,本文针对钢筋锈蚀引起水工钢筋混凝土结构开裂问题,从宏观和细观分析角度,对水工钢筋混凝土开裂损伤行为开展了系统分析研究,进而发展了既有水工钢筋混凝土结构损伤开裂的数模方法,其主要研究成果如下:（1）通过分析水工混凝土与普通混凝土的差异性,利用MATLAB-ABAQUS联合建模仿真,从细观尺度对水工混凝土在单轴受拉状态下的力学行为进行模拟,揭示了水工混凝土在单轴受拉的破坏规律;将其仿真分析的应力应变关系与物理试验和规范计算值比对,结果表明了数模结果的准确性和方法的有效性。（2）在现有钢筋锈蚀模型的基础上,结合氯离子在混凝土中的扩散规律以及角部钢筋锈蚀试验的双峰现象,提出了角部钢筋锈蚀模型,通过采用其位移参数描述该模型的锈蚀分布,并将其与相关的钢筋锈蚀试验中锈蚀量的分布进行拟合对比,验证了文中所建锈蚀模型的合理性和科学性。（3）利用MATLAB-ABAQUS联合试验平台对钢筋锈蚀在水工混凝土的裂纹发展过程及其影响结构锈胀开裂的诱因开展了系统分析,结果证实了水工混凝土强度、钢筋直径、保护层厚度,以及钢筋的位置是影响其构件锈胀开裂的主要内因。（4）利用已建细观随机骨料模型,考虑多根钢筋锈蚀共同作用,通过仿真分析对水工混凝土结构中多根钢筋锈蚀开裂的演化过程,量化分析了多根钢筋锈蚀形成应力重叠效应是诱发其结构开裂的又一重要因素。并依托广州市某水闸工程,结果表明了钢筋锈蚀对水闸工程安全运行存在安全隐患,为此本文所建数模方法可为工程设计人员和运维安全的预判提供方法依据。