近年来,海港建筑物的耐久性问题十分突出。由于海港工程所处的环境条件较为恶劣,混凝土结构在服役过程中容易受到氯离子的侵蚀作用,从而导致结构内部钢筋发生锈蚀,使得结构在没有达到设计使用寿命之前便已严重老化。混凝土作为一种多相非均质的复合材料,其细观结构很大程度上决定了混凝土的耐久性能,基于细观尺度探讨氯离子在混凝土中的扩散规律,对混凝土结构的耐久性设计和服役寿命预测有着重要意义。因此,本文采用数值模拟方法,从细观角度探究氯离子在混凝土中的传输机理与传输规律。具体研究内容如下:（1）将混凝土视为由水泥砂浆、粗骨料以及界面过渡区组成的三相复合材料,利用蒙特卡罗理论方法与MATLAB编程软件建立混凝土随机细观骨料模型,并通过仿真软件COMSOL Multiphysics对混凝土中氯离子的扩散过程进行模拟,以此验证混凝土细观模型的可行性。基于细观角度探究骨料分布、骨料含量、界面过渡区厚度以及界面过渡区扩散系数对氯离子扩散特性的影响,提出可应用于工程实际的骨料体积分数影响模型和界面过渡区影响倍数模型。（2）综合考虑水灰比、时间、氯离子结合效应、环境温度、混凝土内部相对湿度、混凝土劣化效应以及表面氯离子浓度时变效应对氯离子扩散特性的影响,在Fick第二定律的理论基础上建立氯离子多因素传输模型,并通过长期暴露试验对模型进行可行性验证。基于本文建立的氯离子多因素传输模型与混凝土三相细观模型,从细观角度进一步分析氯离子传输的影响因素及作用机理。结果表明,增大水灰比、温度、相对湿度、劣化影响系数对氯离子的扩散有促进作用,而增大结合作用系数会降低混凝土内部的自由氯离子含量,导致氯离子的扩散速率减慢。（3）考虑到混凝土结构在服役过程中不可避免会出现内部损伤或开裂现象,故以开裂混凝土为研究对象,建立开裂混凝土细观数值模型与裂缝处的氯离子扩散理论模型,并对模型进行可行性验证。进一步分析裂缝形态、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝间距以及裂缝影响区对氯离子扩散行为的影响。发现在裂缝两侧35mm范围内氯离子受裂缝的影响呈二维扩散,超出两侧35mm范围外氯离子的扩散为一维扩散。（4）基于Dura Crete LRFD确定性理论方法建立以钢筋脱钝为准则的混凝土结构耐久性寿命模型。通过算例分析,从保护层厚度、临界氯离子浓度、表面氯离子浓度以及混凝土抗氯离子侵蚀系数四个角度对钢筋初始锈蚀时间进行了预测。发现增大保护层厚度、临界氯离子浓度、混凝土抗氯离子侵蚀系数均能有效延长钢筋初始锈蚀时间,而增大表面氯离子浓度会加快钢筋的锈蚀作用,使结构的耐久性寿命降低。