弯曲荷载同干湿循环耦合作用下氯离子在混凝土中的传输性能研究,是当前海工混凝土面临的一个紧迫课题。传统实验室的试验模拟研究往往囿于试验条件、环境条件等的变化,使得试验成果相对离散,难以客观反映氯离子在混凝土的传输特性,也难以准确预测结构混凝土的服役寿命。随着计算机运算速率的提高,基于结构混凝土微结构特性进行理论建模并进行计算机模拟,是实现复杂环境下氯离子传输特性最科学的研究方法。本文首先根据达西定律和菲克第二定律,分别建立了非饱和状态下混凝土中二维变系数水分传输本构方程和氯离子扩散对流本构方程;然后基于骨料在混凝土中随机分布以及其骨料的几何形貌特征,分别建立了弯曲载荷与曲折度、孔隙率的关系模型;最后,建立了耦合弯曲和干湿条件下氯离子传输的变系数本构模型,该模型充分考虑了氯离子在混凝土中传输过程中的孔隙率、弯曲度和饱和度变化等关键因素。通过实验和文献数据,验证了氯离子在弯曲载荷和干湿循环下传输模型的可靠性,模型预测结果与实验结果基本一致,最大误差为15%,证明了模型的准确性。理论研究表明,在满足无条件收敛条件下,采用交替隐式有限差分(ADI)方法来求解水和氯离子传输的二维变系数本构方程,并利用Matlab软件对ADI离散化方程进行编程计算,其运行效率显著提高,计算误差小。通过理论分析了干湿比、应力比以及表层混凝土饱和度的变化三个因素对氯离子在混凝土中传输的浓度分布影响规律,表明随着干湿时间比例增加,氯离子的传输机制有对流控制逐步转向扩散控制,造成进入混凝土的氯离子含量降低;随着弯曲荷载的增加,氯离子传输的曲折度发生显著变化,使进入混凝土的氯离子总量增大;随着表层混凝土饱和度增加,表层毛细孔压力减小,造成进入混凝土的氯离子总量增大。