目前,国内外的混凝土结构耐久性设计,主要依赖于室内耐久性试验数据,或者基于实际工程环境的暴露试验数据,但是很少建立室内外耐久性之间的关系,因而,几乎对于所有的重点工程,进行耐久性设计时都需要有针对性的室内耐久性试验,在条件许可时偶尔进行一些有限的现场暴露试验。这样导致大量的重复试验,无谓的资源浪费,而且还不一定得出较为可靠的耐久性设计要求与设计建议等方面的重要结论。如果能够建立室内耐久性与现场实际工程耐久性之间联系的理论体系,今后就可以针对具体的工程环境资料,仅仅进行室内耐久性试验,根据已经建立的耐久性室内外关系进行混凝土结构的耐久性设计工作。为了能够很快地得到混凝土结构的室内外耐久性之间相关关系的规律,本文选用了混凝土结构失效较快的盐湖环境作为工程研究背景,系统研究了抗压强度等级为C30、C45FA30(C45掺加30%粉煤灰)、C45SG50(C45掺加50%矿渣)、C50、C60、C65SF10SG45(C65双掺10%硅灰+45%矿渣)、C70SF10FA27(C70双掺10%硅灰+27%粉煤灰)和C80SF10(C80掺加10%硅灰)的混凝土,在室内加速环境和盐湖现场暴露环境下的相同原料、相同配比、相同试件、相同时间、相同测试方法和相同评价标准的“六同时”耐久性试验。建立了混凝土构件的室内试验与室外试验的耐久性换算关系。提出了以室内长期浸泡环境为基准、利用室内外相关性系数为桥梁的混凝土结构耐久性设计的方法体系,利用三阶段寿命预测模型和相应的耐久性参数,对盐湖集团跨铁路专线大桥的主要结构构件进行了寿命设计。本文主要研究内容和结果如下:1)提出了以室内长期浸泡环境为基准、利用室内外相关性系数为桥梁的混凝土结构耐久性设计的新方法,建立了基于室内外相关性(correlation lab and field test,CLFT)的严酷环境下混凝土结构耐久性设计的方法体系,提出混凝土结构的室内标准试验与室外暴露试验耐久性数据之间的转换方法。2)研究了盐湖地区混凝土相对模量及表面剥落的变化规律。结果表明:与长期浸泡环境相比,施加荷载和干湿循环都加速了混凝土的劣化速度及表面剥落速度,干湿循环的效果更显著一些。混凝土劣化速度及表面剥落与混凝土强度等级有关,相同的腐蚀环境下,强度等级越高混凝土劣化速度越慢、腐蚀剥落开始的时间越晚。建立了预测盐湖现场、盐湖现场-干湿循环、盐湖现场-加载、盐湖现场-干湿循环-加载的混凝土相对动弹模量的时变方程。3)研究了盐湖地区混凝土氯离子扩散系数的室内外相关性规律。混凝土的氯离子结合能力与试验环境无关。室内加速环境下混凝土的表面自由氯离子含量与试验条件无关,混凝土在室内环境的表面自由氯离子含量大于其在现场暴露。表观自由氯离子扩散系数(D0)随着暴露时间的延长而降低。在混凝土配合比设计中,降低混凝土D0值的技术措施包括:提高混凝土强度等级和掺加矿物掺合料,其中,后者的降低效果更加明显,而且,大掺量矿物掺合料、双掺硅灰和粉煤灰或矿渣的降低效果非常显著。因此,盐湖地区高性能混凝土的设计原则是:应该优先采用大掺量矿物掺合料的单掺(C45FA30和C45SG50)或双掺(C65SF10FA27和C70SF10SG45)技术,而不是仅仅提高混凝土强度等级。4)研究了钢筋混凝土受弯构件的承载能力变化规律,建立了基于室内外相关性(CLFT)的结构承载力和挠度计算模型。建立了盐湖实体混凝土结构抗压强度的时变方程。建立了现场环境下钢筋混凝土结构内部钢筋锈蚀率和抗拉强度的时变方程。建立了基于室内外相关性的混凝土构件极限承载力和挠度的计算模型,并对实体工程进行了验证,数据显示计算结果与实测结果很接近,模型可以应用。5)结合可靠度理论和“诱导期+劣化期+失效期”三阶段寿命预测模型,利用本文建立的基于室内外相关性(CLFT)的设计方法,对混凝土结构承载力的计算模型进行修正。计算结果表明,在盐湖环境中,钢筋混凝土梁和柱的劣化期和诱导期均取决于腐蚀作用引起的混凝土劣化,其失效期取决于腐蚀引起的混凝土劣化作用以及钢筋锈蚀作用。当混凝土强度等级为C30~C60时,钢筋混凝土梁和柱的耐久性设计需要考虑诱导期和劣化期;采用混凝土强度等级为C65~C80时,钢筋混凝土梁和柱的耐久性设计仅需考虑诱导期。6)提供了在盐湖现场环境下采用不同配合比的混凝土构件寿命预测的算例。结果表明:当保护层厚度为30mm时,盐湖大气区的钢筋混凝土梁和柱要达到100a设计寿命,可采用强度等级在C65以上的高性能混凝土;当其设计寿命为50a时,可采用强度等级在C45~C60的高性能混凝土。在盐湖地区卤水与盐渍土环境下的钢筋混凝土梁和柱,要达到100a设计寿命,必须同时采用C50以上的高性能混凝土和表面附加防护措施(浸渍硅烷、喷涂氟碳涂料);当其设计寿命为50a时,仅仅采用C80SF10高性能混凝土即能满足设计要求。7)结合可靠度理论,研究基于室内外相关性的结构耐久性设计方法在严酷环境下实际桥梁工程结构的耐久性设计中的应用问题,并提供了算例。以盐湖集团跨铁路专线大桥为工程背景,对预制箱梁、盖梁、墩柱和条形扩大基础等主要结构部位进行了耐久性设计与寿命分析。结果表明:强度等级C50、主筋保护层厚度50mm的预制箱梁,要达到100a的设计寿命,必须对其腹板、翼板进行表面浸渍深度为2mm硅烷涂料的防护。强度等级C50、主筋保护层厚度60mm的盖梁,其服役寿命满足100a设计要求。对于强度等级C40、主筋保护层厚度60mm的墩柱,需要采用外包30mm钢板桩围堰+喷涂2次氟碳涂料的防护措施,才能达到100a的设计寿命。强度等级C50、主筋保护层厚度60mm的混凝土扩大基础,采取外包63mm钢板桩围堰防护+喷涂1次氟碳涂料的防护措施,其服役寿命能达到设计100a的要求。8)基于对盐湖地区预应力钢筋混凝土简支梁桥的耐久性优化设计,提出如下设计建议:预制箱梁腹板、翼板采用大掺量的矿物掺合料高性能混凝土且其保护层厚度为30mm,其服役寿命能达到设计100a的要求。预制箱梁和盖梁采用C50以上的高性能混凝土,其服役寿命能达到100a的设计要求。混凝土墩柱采用强度等级为C65~C70的高性能混凝土时,采取表面浸渍深度为2mm硅烷+外包30mm厚钢板桩围堰+喷涂1次氟碳涂料的防护方式,其服役寿命能达到100a的设计要求。混凝土条形扩大基础采用强度等级为C65的高性能混凝土,采取外包64mm厚钢板桩围堰+喷涂1次氟碳涂料的防护方式,其服役寿命能达到设计100a的要求。