受氯盐环境作用的影响,混凝土结构往往在远少于设计使用年限时就发生钢筋锈蚀、混凝土开裂等耐久性破坏。由于结构几何尺寸、材料特性和环境条件等因素具有随机性,加剧了混凝土结构耐久性分析和设计的复杂性。因此,本论文在Fick第二定律的基础上采用集中浓度矩阵建立了常扩散和时变扩散系数下混凝土结构耐久性定量分析方法；进而考虑参数的随机性,引入基于齐次基向量展开的Krylov随机有限元法,建立大变异系统的Krylov随机扩散有限元分析方法(简称KSFEM);基于氯离子扩散场补偿理论建立了混凝土结构的耐久性控制区模型,通过控制区的计算分析模型定量确定混凝土结构耐久性设计的三参数；最后基于可靠度理论确定随机变量的分项系数,据此结合耐久性设计三参数模型的概率极限状态表达式确定耐久性参数的设计值。上述关于氯盐环境下混凝土结构的耐久性定量分析与设计理论,对于提高混凝土结构抗氯盐腐蚀能力并满足预定服役寿命,具有重要的工程意义和学术研究价值。本文主要的研究工作和结论有：(1)基于Fick第二定律和集中浓度矩阵,建立了常扩散系数和时变扩散系数下混凝土结构耐久性确定性分析方法,克服了一致浓度矩阵造成的计算结果振荡、甚至出现负值等不合理现象,通过算例分析验证了本文方法具有较高的计算精度和计算效率,同时计算结果比较稳定。研究表明,忽略氯离子扩散系数的时变性,将使得混凝土结构的耐久性分析结果偏于保守。(2)在大变异随机系统中,引入基于齐次基向量展开的Krylov随机有限元法,在零均值随机扩散方程的基础上,推导了随机扩散基向量,进而采用伽辽金加权余量法建立了氯盐环境下混凝土结构耐久性概率分析的KSFEM,推导了KSFEM刚度方程对角元素和氯离子浓度响应量均值和协方差的显性表达式。研究结果表明：所建立的氯离子随机扩散KSFEM适用于混凝土结构耐久性的概率分析,具有较高的计算精度；避免了谱随机有限元法的扩阶问题和摄动随机有限元法小变异系数假定的局限性,减少了减缩基随机有限元法多重循环导致的计算效率低等问题,能够取得更高的收敛速度。(3)基于混凝土的氯离子扩散场补偿理论,建立了混凝土结构的耐久性控制区分析模型,进而建立了混凝土结构耐久性定量设计的三参数模型,提出了氯盐环境下混凝土结构耐久性定量设计方法。工程应用表明：混凝土结构耐久性控制区模型具有较高的计算精度和效率,能够快捷、准确地分析混凝土结构中氯离子扩散过程和浓度分布规律；混凝土结构耐久性定量设计方法能够通过定量分析确定混凝土结构的耐久性设计参数,有效克服了现行耐久性设计方法由于缺少定量设计模型导致的问题。(4)基于混凝土结构的可靠度及敏感性分析理论,通过目标可靠指标确定了随机变量的分项系数,结合耐久性定量设计的三参数模型,建立了氯盐环境下混凝土结构概率耐久性定量设计计算模型和设计方法。研究结果表明：忽视参数的随机性,将高估混凝土结构的服役寿命；本文所建立的混凝土结构概率耐久性定量设计方法,较好地反映了混凝土结构的几何外形、环境作用等级、材料参数等因素的随机性对混凝土结构耐久性和服役寿命的影响,相比传统的耐久性设计方法具有较好的优越性。