混凝土结构是工程建设中应用极为广泛的一类结构，其中混凝土材料是主要的组成部分，因此混凝土结构的安全性与工作性能与之密切关联。混凝土材料的物理力学特性相对于钢材而言更为复杂，迄今仍然有许多问题悬而未决，故而是混凝土结构研究的重中之重。混凝土是一种典型的复合材料，其物理及力学特性取决于两种主要组成材料，即粗骨料和硬化水泥砂浆的成分、性质、配比以及两者间的粘结作用。换句话说，需要从其微/细观角度来把握混凝土材料的宏观物理力学性质。本文工作就是从细观角度出发，研究混凝土静、动态力学特性，以及混凝土中氯离子扩散诱发应力锈蚀的物理行为。主要内容简要概括如下：一、细观单元等效化方法及其应用。本质上来说，混凝土宏观非线性力学行为及尺寸效应源于其细观非均质性。鉴于此，为反映混凝土材料非均质性的这个本质特征，本文依据概率统计学理论，以单元材料弹性模量的变异系数作为材料非均匀性量度指标，提出了一种具有高计算效率的细观单元等效化分析模型与方法。对细观单元等效化模型与方法中的两个核心问题，即网格划分的单元尺寸以及细观单元力学行为的等效化问题进行了系统的研究，并在此基础上开展了混凝土破坏过程及宏观力学特性的数值模拟研究。具体的工作如下：1.基于概率统计理论，在Weibull分布假定下，对混凝土细观单元等效弹性模量的随机特性进行了概率统计分析，研究了细观单元弹性模量的分布规律，提出了混凝土材料特征单元尺度的概念，并据此建立了混凝土材料细观单元网格尺寸确定方法。2.基于复合材料等效化及均匀化理论对“骨料/砂浆”、“混凝土基质/初始缺陷”、“混凝土基质/孔隙水”以及“骨料/砂浆/界面”四种细观单元组成形式下单元的等效静态本构关系进行了理论推导与分析；考虑到细观组分率效应的影响，进一步建立了混凝土细观单元的等效动态本构关系；通过相关试验数据验证了细观单元等效本构关系的有效性。此外，初步探讨了复杂多轴加载条件下细观单元强度准则的选取问题。3.基于提出的细观单元等效化方法，研究了单轴拉伸、压缩以及弯拉荷载作用下混凝土试件二维及三维静、动态破坏过程及宏观力学性能，分析了混凝土材料静、动态损伤破坏机理；模拟了钢筋混凝土柱在轴向压缩作用下的细观损伤破坏行为，初步探讨了混凝土构件层次的尺寸效应行为，实现了细观力学方法在钢筋混凝土构件破坏研究中的应用；与扩展有限元法结合，实现了混凝土三维静态拉伸断裂过程的模拟。上述研究成果表明细观单元等效化模型及方法能很好地模拟混凝土材料及构件的损伤破坏行为。二、氯盐环境下混凝土结构应力腐蚀效应的细观尺度方法研究。1.考虑混凝土细观结构非均质性对氯离子扩散行为的影响，提出了氯离子扩散行为模拟的细观尺度数值研究方法；理论推导并获得了饱和浆体中氯离子表观有效扩散系数与初始孔隙率及外荷载之间的定量关系，揭示了外荷载作用对氯离子扩散特性的影响规律；数值研究了压缩荷载作用下氯离子在饱和混凝土中的扩散行为，探讨了压缩应力水平对氯离子宏观扩散特性的影响。2.基于细观力学模型模拟了钢筋锈蚀膨胀引发的保护层混凝土开裂破坏行为，阐述了钢筋均匀及非均匀锈蚀对混凝土保护层开裂破坏模式及保护层开裂时临界锈蚀率的影响规律。