混凝土是土木工程中最重要的材料之一,在工业与民用建筑、交通设施、水利水电建筑以及基础工程等领域内都得到了广泛的应用。实践表明,混凝土结构性能随服役时间的延长和外部荷载的变化而劣化,造成结构的安全性、可靠性降低。混凝土结构的耐久性已成为结构工程、材料工程等多种学科的研究热点。本文在前人研究的基础上,对混凝土结构的耐久性损伤原因、混凝土结构碳化机理、钢筋锈蚀机理及其影响因素和混凝土结构寿命预测准则进行理论研究的基础上,采用多种非线性研究工具对混凝土结构的碳化深度和寿命预测方法进行了系统的研究。论文研究的创新点如下:1、混凝土结构碳化是大气中的二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散、反应的复杂物理化学过程,受到多种因素的影响,对混凝土结构的影响也是多方面的。由于施工工艺、环境、作用荷载的不确定性以及试验条件等客观条件的限制,混凝土碳化深度具有很强的随机性与未确知性。本文首次将未确知测度理论应用到混凝土结构碳化深度预测中,建立了基于未确知均值聚类分析的碳化深度预测模型。2、混凝土结构碳化寿命准则是混凝土结构寿命预测的常用准则,其关键是研究混凝土结构的碳化速度系数。本文建立了基于BP神经网络的混凝土结构碳化速度系数预测模型。实例分析表明,BP神经网络是混凝土碳化速度系数分析一种有效的手段,相关计算精度较高。3、混凝土结构中钢筋锈蚀是影响承载力和安全性的主要原因之一。基于锈胀开裂寿命准则,以混凝土保护层厚度、混凝土碳化深度、钢筋锈蚀开始的时间和混凝土结构保护层开裂时的钢筋锈蚀深度为评价指标,本文建立了基于未确知均值聚类分析的钢筋锈蚀深度预测模型。