长期埋置于地下的输水混凝土管,不仅受到外部土压力和内部水压力等荷载作用,还受到流水的溶蚀等环境因素的侵蚀作用,这种荷载与溶蚀的耦合作用加速了输水混凝土管耐久性和承载性能的退化进程。因此,研究地下输水混凝土管在流水溶蚀和压力荷载耦合作用下的化学-力学损伤演变规律,建立输水混凝土管的钙溶蚀模型和混凝土的化学-力学损伤演化方程,是预测输水混凝土管服役寿命、实现输水安全的关键,具有重要的工程应用价值。本文针对溶蚀和荷载耦合作用下输水混凝土管的耐久性和承载性能退化问题,基于钙溶蚀机理和损伤力学理论,对地下输水混凝土管在外荷载和溶蚀作用下的化学-力学损伤演化过程进行了理论建模和数值分析,主要内容及结果如下:(1)根据软水环境下水泥基材料的钙溶蚀机理,运用Fick定律和质量守恒定律,并结合水泥基材料中钙的固液平衡关系,建立了输水混凝土管中钙离子的扩散传输方程。该方程不仅考虑了溶蚀引起的孔隙率变化对混凝土中钙离子扩散系数的影响,还考虑了因混凝土损伤破坏导致的管内壁边界移动对钙离子传输进程的影响。同时,运用有限差分法,建立了钙离子扩散传输方程的数值求解方法。(2)根据地下输水混凝土管的受力特点,基于热力学和弹塑性损伤力学理论,给出了混凝土溶蚀引起化学损伤和压力荷载导致力学损伤的判别函数,建立了地下输水管混凝土的化学-力学耦合损伤演化方程;在此基础上,利用混凝土材料强度破坏和混凝土管失稳条件,确立了软水溶蚀和压力荷载耦合作用下混凝土管的失效破坏判断准则,给出了地下输水条件下混凝土管的服役寿命预测方法。(3)运用等参数单元的有限元方法,建立了输水混凝土管化学-力学耦合损伤演化方程的数值求解方法,在此基础上,运用MATLAB语言,编制了输水混凝土管化学-力学耦合损伤过程的计算机分析程序,并利用该程序,分析了时间步长、位置步长等计算参数对溶蚀引起的管壁厚度变化及固相钙和钙离子浓度等参数的影响,结果表明,一定范围内的时间和位置步长的取值对参数计算结果影响较小,程序计算结果数值稳定。(4)利用所建立的模型及其MATLAB程序,通过数值模拟,分析了输水混凝土管的服役时间和截面位置对固液钙浓度和管壁厚度等参数的影响。结果表明,流水溶蚀是引起输水管混凝土固钙溶解、管壁厚度减小的主要因素,也是导致输水混凝土管失效破坏、服役寿命降低的重要原因。此外,在输水过程中,混凝土管截面径向和环向压应力分布随服役时间和截面位置改变,输水混凝土管截面发生了时空变化的应力重分布现象。