钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构性能劣化的主要原因。相对于完好钢筋,锈蚀钢筋表观形貌具有非均匀和不确定性,且其基本力学性能也呈现衰变态势。锈蚀钢筋的力学性能与其表观形貌之间有直接关系。本文对不同的锈蚀钢筋表观形貌信息提取方法的有效性和适用性进行了分析比较,基于3D扫描提取了50根锈蚀钢筋的截面几何参数,并进行了深度的统计学分析。文章最后基于奇异函数数值计算模型,以上述中提取的锈蚀钢筋的截面信息为研究背景对锈蚀钢筋的本构进行了研究。主要工作和成果如下:(1)对比分析了游标卡尺法、排水法、3D扫描法以及XCT法(三维重构成像X射线显微镜扫描)测试锈蚀钢筋表观形貌测试的有效性。分别从效率,精度,成本,提取信息总量几个方面进行了比较。试验结果表明:3D扫描法对锈蚀钢筋的表观形貌的特征参数提取最为有效;对于未锈蚀钢筋截面信息测量,卡尺法则更为简单,方便。(2)采用3D扫描方法对混凝土中通电加速锈蚀的50根锈蚀钢筋的表观形貌特征进行了概率分布和空间分布的深度统计分析,研究了不同锈蚀钢筋特征参数的分布,不同参数指标与质量锈蚀率之间的关系,以及不同参数指标之间的位置的相关性。(3)基于第三章中提取的锈蚀钢筋的截面数据,对既有的基于奇异函数模型表征锈蚀钢筋本构进行了程序化演算。试验结果表明:利用该模型进行锈蚀钢筋拉伸模拟分析,可得到与实际试验拉伸结果吻合良好的本构关系曲线,这为精细化研究锈蚀钢筋本构关系、破坏机理提供了一种有实用价值的新途径。在验证数值计算模型的合理性后,结合提取的锈蚀钢筋截面特征数据,利用该数值模型对影响锈蚀钢筋本构的截面面积参数指标进行了分析,探究了影响锈蚀钢筋本构的关键因素。