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混凝土碳化是由于大气中的二氧化碳通过孔隙进入到混凝土结构中，与碱性混凝土发生碳化反应，引起结构本身碱性降低、失去对钢筋的保护作用，最后导致混凝土结构破坏，严重影响其使用寿命，因此开展RC梁在碳化环境下的耐久性及损伤机理研究具有重要的科学意义和工程应用价值。本文依托国家自然科学基金重大科研仪器研制项目“复杂环境下结构疲劳实验系统研制”（No.11627802），开展了混凝土材料与钢筋混凝土梁试件碳化环境与荷载耦合作用下的损伤试验研究，并结合理论分析、有限元数值模拟，建立了碳化环境与荷载耦合加速试验方法，分析了混凝土碳化损伤机理与演化规律。主要研究工作和结论如下：
1、通过对桥梁服役环境中影响混凝土碳化的因素进行数据分析，得到了服役环境的碳化环境谱，运用当量关系对碳化环境谱参数进行折算，确定出加速试验环境谱中各环境因素作用时间，完成了荷载与环境的耦合，建立了碳化环境与荷载耦合加速试验方法。
2、通过开展混凝土试块的碳化环境加速试验，得到其抗压强度、弹性模量和碳化深度随碳化时间的增加而变大的结论，其中碳化28d后的抗压强度比未碳化时增加了21.7%，弹性模量增加了6.6%，并通过对碳化深度的研究，提出了碳化深度预测模型，验证了碳化深度与碳化时间的平方根成正比，同时把碳化加速试验碳化深度测试结果与实际桥梁碳化深度检测结果建立联系，得到了RC梁在人工加速碳化环境中试验1d相当于自然碳化环境服役48.5d的当量关系。
3、开展荷载耦合作用下RC梁加速碳化抗弯承载能力试验，对不同碳化时间和不同荷载作用下RC梁的承载力进行分析，发现荷载作用下RC梁的承载力比无荷载作用下低，说明荷载会加速RC梁承载力的衰减，碳化时间越长，承载力衰减越多，碳化7d其承载力衰减幅度最大。
4、通过对荷载耦合作用下RC梁受压、受拉区碳化深度进行分析，发现压应力会抑制碳化反应的进行，而拉应力会促进碳化反应的进行，碳化28d后受拉区碳化深度比受压区增加了34.7%；提出了表征应力状态影响碳化深度的压应力影响系数、拉应力影响系数，建立了混凝土受压、受拉区碳化深度的预测模型，与试验值吻合较好。
5、利用ABAQUS有限元软件对不同碳化时间的RC梁抗弯承载力进行数值分析，并与试验结果进行对比，验证了有限元模型的准确性。进一步对不同碳化时间的RC梁的受压区碳化损伤、受拉区碳化损伤进行有限元数值分析，得到受压区、受拉区碳化损伤随碳化时间的增加而增大的变化规律，系统分析了损伤变化规律。
1、通过对桥梁服役环境中影响混凝土碳化的因素进行数据分析，得到了服役环境的碳化环境谱，运用当量关系对碳化环境谱参数进行折算，确定出加速试验环境谱中各环境因素作用时间，完成了荷载与环境的耦合，建立了碳化环境与荷载耦合加速试验方法。
2、通过开展混凝土试块的碳化环境加速试验，得到其抗压强度、弹性模量和碳化深度随碳化时间的增加而变大的结论，其中碳化28d后的抗压强度比未碳化时增加了21.7%，弹性模量增加了6.6%，并通过对碳化深度的研究，提出了碳化深度预测模型，验证了碳化深度与碳化时间的平方根成正比，同时把碳化加速试验碳化深度测试结果与实际桥梁碳化深度检测结果建立联系，得到了RC梁在人工加速碳化环境中试验1d相当于自然碳化环境服役48.5d的当量关系。
3、开展荷载耦合作用下RC梁加速碳化抗弯承载能力试验，对不同碳化时间和不同荷载作用下RC梁的承载力进行分析，发现荷载作用下RC梁的承载力比无荷载作用下低，说明荷载会加速RC梁承载力的衰减，碳化时间越长，承载力衰减越多，碳化7d其承载力衰减幅度最大。
4、通过对荷载耦合作用下RC梁受压、受拉区碳化深度进行分析，发现压应力会抑制碳化反应的进行，而拉应力会促进碳化反应的进行，碳化28d后受拉区碳化深度比受压区增加了34.7%；提出了表征应力状态影响碳化深度的压应力影响系数、拉应力影响系数，建立了混凝土受压、受拉区碳化深度的预测模型，与试验值吻合较好。
5、利用ABAQUS有限元软件对不同碳化时间的RC梁抗弯承载力进行数值分析，并与试验结果进行对比，验证了有限元模型的准确性。进一步对不同碳化时间的RC梁的受压区碳化损伤、受拉区碳化损伤进行有限元数值分析，得到受压区、受拉区碳化损伤随碳化时间的增加而增大的变化规律，系统分析了损伤变化规律。