钢筋混凝土结构在建筑结构中应用非常广泛,由于服役环境的多样性和混凝土结构孔隙的不均匀性,极易引起内部钢筋的不均匀锈蚀从而降低建筑结构的使用寿命,造成巨大的经济财产损失。统计研究锈蚀钢筋的表观形貌的特征及其对锈蚀钢筋力学性能退化的影响有利于我们评估混凝土结构的耐久性,本文主要工作和研究成果如下:本文通过半浸入法通电加速锈蚀混凝土中的钢筋为样本,基于三维扫描技术和MATLAB平台获取了锈蚀钢筋的平均（体积）锈蚀率,临界锈蚀率,最大坑深,不均匀系数R（平均横截面积与临界横截面积之比）等锈蚀参数,通过统计回归分析,建立了其与质量锈蚀率的关系。采用概率统计的方法,对获取的试验数据进行分析,研究发现,最大坑深服从极值I型分布,最大坑深和平均坑深的比值服从对数正态分布,不均匀系数R服从极值II型分布;基于分形理论和统计学,得到了表征锈蚀钢筋不均匀程度的两个参数:特征轮廓参数和整体不均匀系数(（6）。对锈蚀钢筋进行了静力拉伸和动力特性试验,对比分析了平均锈蚀率、临界锈蚀率,截面差异率（临界锈蚀率-平均锈蚀率）、不均匀系数、特征轮廓参数、整体不均匀系数多种锈蚀特征参数用于评价锈蚀钢筋力学性能的影响,通过回归分析发现:平均锈蚀率和临界锈蚀率都能够很好的评价锈蚀钢筋的屈服/极限荷载,其随着锈蚀率的增大而线性减小;用临界锈蚀率去评价锈蚀钢筋的实际强度,锈蚀并不会改变钢筋的实际屈服/极限强度;名义屈服/极限强度和延展性都随着各种锈蚀特征参数的增大而呈现减少的趋势,其中名义屈服/极限强度随着不均匀系数和截面差异率的增大呈现强线性退化规律,延展性随着不均匀系数和截面差异率的增大呈现指数退化规律,这两种锈蚀特征参数展现了较强的优越性相比于其他锈蚀特征参数;锈蚀钢筋的固有频率随着质量锈蚀率的增大而线性减小且阶数越高降低率越小。将三维扫描建立的实体模型导入有限元分析软件进行单轴拉伸模拟,较好的还原了锈蚀钢筋的力学性能,证明了有限元模拟的可靠性,对锈蚀钢筋进行了应力分布研究,提取了锈蚀钢筋的节点应力,模拟发现:锈蚀钢筋的最小横截面积处并不一定是锈蚀钢筋的应力最大位置,锈蚀钢筋的最大应力由最小横截面积和锈坑形状共同决定。采用机器学习的方法对锈蚀钢筋力学性能进行预测,将120根锈蚀钢筋中90%的数据作为训练集,10%的数据作为测试集,输入为锈蚀钢筋特征参数,输出为锈蚀钢筋力学性能,通过随机森林算法研究发现:将所有锈蚀特征参数全部考虑进去（平均锈蚀率、临界锈蚀率、不均匀系数、整体不均匀系数、最大坑深,锈蚀段长度）预测结果较为准确,去掉最弱关联因素锈蚀段长度将剩余5个锈蚀特征参数随机组合发现,当锈蚀特征参数输入多于或等于4个时,预测结果都相对较好;当输入3个锈蚀特征参数时,R+Ra+8（6）的预测结果最好;当输入两个锈蚀特征参数时,R+Ra或（60）+R的组合预测结果最好。将随机森林算法的预测结果和支持向量机对比发现随机森林算法的预测结果明显优于支持向量机。