1.一种碳化环境下开裂钢筋混凝土梁锈蚀劣化分析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、设钢筋混凝土梁总服役时间为t年，以dt年为时间间隔将总服役时间t划分为n段，得到计算时间点序列t i (i＝0～n)，满足t i+1 ＝t i +dt；S2、建立钢筋混凝土梁荷载场实体有限元模型，计算t i 时间点梁体在荷载作用下的裂缝分布及宽度，计算裂缝宽度场变量Field_Crack；S3、建立混凝土梁二氧化碳扩散场分析模型，导入t i 时间点的所述裂缝宽度场变量Field_Crack，计算输出t i +dt时间末混凝土梁的碳化场变量Field_Carbon；S4、建立钢筋混凝土梁氧气扩散场分析模型，导入所述裂缝宽度场变量Field_Crack和所述碳化场变量Field_Carbon，计算输出t i +dt时间末的钢筋锈蚀场变量Field_Corr；S5、判断计算时间点是否达到总服役时间为t，若是则进行步骤S7，否则进行步骤S6；S6、更新计算时间点t i+1 ＝t i +dt，以前一时间点的模型计算结果为初始状态，进行步骤S2；S7、提取钢筋混凝土梁服役时间0～t内各计算时间点的变形及裂缝结果，得到梁体变形及裂缝劣化规律。
2.根据权利要求1所述的一种碳化环境下开裂钢筋混凝土梁锈蚀劣化分析方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括：构建裂缝分析模型，所述裂缝分析模型包括混凝土实体单元、钢筋杆单元和钢筋锈胀层单元；所述混凝土实体单元采用三维八节点实体单元模拟，计算混凝土受拉本构关系方程，公式如下：计算裂缝宽度，公式如下：w cr ＝(ε c -ε e )·L e ；其中，E c 为混凝土弹性模量，ε c 为混凝土拉应变，ε cr 为混凝土峰值拉应变，ε e 为混凝土弹性拉应变，σ c 为混凝土拉应力，f t 为混凝土抗拉强度，w cr 为混凝土裂缝宽度，L e 为开裂方向混凝土单元特征长度；所述钢筋杆单元采用两节点杆单元模拟，单元截面属性根据实际钢筋横截面面积赋值；在单元积分点处定义场变量子程序，根据钢筋锈蚀率计算并施加有效面积折减系数；所述钢筋锈胀层单元根据实际钢筋的位置和尺寸，采用Cohesive单元建模；钢筋截面划分为4个单元，在截面圆心处共节点；以钢筋长度方向为轴向、钢筋外表面法线方向为法向，单元轴向刚度取为0，法向及切向刚度按照钢筋弹模取值；在单元法向定义膨胀子程序，根据钢筋锈蚀率计算并施加膨胀应变；在单元切向定义场变量子程序，根据钢筋锈蚀率计算并施加剪切模量折减系数；将所述钢筋杆单元与所述钢筋锈胀层单元的内部节点设置嵌入式连接，所述钢筋锈胀层单元的外部节点与所述混凝土实体单元设置嵌入式连接；设置静力分析步，在钢筋混凝土梁实体单元模型上施加荷载，求解得到单元拉应变，通过所述混凝土实体单元计算混凝土梁实体单元的裂缝宽度，输出混凝土梁实体单元的裂缝宽度结果w cr 到裂缝宽度场变量，记为Field_Crack；所述裂缝宽度场变量数据包括：单元编号、积分点编号、积分点坐标、裂缝宽度。
3.根据权利要求2所述的一种碳化环境下开裂钢筋混凝土梁锈蚀劣化分析方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：根据实际混凝土梁的几何尺寸采用实体单元进行二氧化碳扩散场分析模型建模，单元类型为三维8节点传递单元；在单元积分点处USDFLD场变量子程序，读取所述裂缝宽度场变量Field_Crack计算单元各积分点处扩散效应的放大倍数f(w cr )，公式如下：其中，L e 为单元特征长度，κ为裂隙扩散系数与混凝土内扩散系数的比值，取κ＝1000；根据混凝土材料配合比参数，对单元赋予扩散系数材料属性，计算混凝土孔隙率ε p ，公式如下：其中，w单位体积混凝土水含量(kg/m 3 )、ρ w 为水密度(kg/m 3 )、c为单位体积混凝土水泥含量(kg/m 3 )、ρ c 为水泥密度(kg/m 3 )；根据所述混凝土孔隙率ε p 计算单元积分点处二氧化碳的扩散系数D CO2 ，公式如下：其中，RH为环境相对湿度(％)；在混凝土梁与大气的接触面上施加二氧化碳浓度边界C CO2 ，采用质量扩散模块进行分析，设定扩散总时长为dt，计算dt扩散时间内混凝土梁体内的二氧化碳扩散通量与浓度分布；提取dt时间内各单元积分点处的累积扩散通量J CO2 (t c )，计算碳化程度指标I c ，公式如下：若I c >1时，则将完全碳化时间t c 存储为碳化场变量Field_Carbon；否则，不将完全碳化时间t c 存储为碳化场变量Field_Carbon；所述碳化场变量Field_Carbon的数据包括：单元编号、积分点编号、积分点坐标、完全碳化时间t c 。
4.根据权利要求3所述的一种碳化环境下开裂钢筋混凝土梁锈蚀劣化分析方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：建立氧气扩散场分析模型，所述氧气扩散场分析模型包括混凝土单元和钢筋单元，混凝土梁和钢筋均根据实际几何尺寸采用实体单元建模，所述钢筋单元内置于所述混凝土单元内；在单元积分点处USDFLD场变量子程序，读取裂缝宽度场变量Field_Crack计算单元各积分点处扩散效应的放大倍数f(w cr )；读取碳化场变量Field_Carbon，采用近邻坐标映射方法赋予所述钢筋单元；根据混凝土材料配合比参数，对混凝土单元赋予扩散系数材料属性，计算单元积分点处氧气的扩散系数D O2 ，公式如下：在混凝土梁体与大气的接触面上施加氧气浓度边界C O2,s ，采用质量扩散模块进行分析，设定扩散总时长为dt，计算t i ～t i +dt时间内钢筋单元内积分点处的氧气浓度C O2 (t)；在钢筋单元积分点处，计算混凝土电阻率r，公式如下：r＝100(1-RH) 2 +40；根据所述混凝土电阻率r计算锈蚀电流强度i(t)，公式如下：在钢筋单元积分点处，计算钢筋体积锈蚀率γ，公式如下：其中，A为Fe元素的原子量取A＝56g/mol，z为腐蚀电极铁的价阶(z＝2)，F为Faraday常数取F＝96500C/mol，ρ为钢筋密度取ρ＝7.86×10 -3 g/mm 3 ，R为钢筋截面半径(mm)；在钢筋单元积分点处，计算钢筋有效面积折减系数κ r ，公式如下：κ r ＝1-αγ；计算钢筋与混凝土间粘结劣化系数κ p ，公式如下：计算钢筋锈胀应变ε f ，公式如下：其中，α为锈蚀产物的体积膨胀系数，取值范围为α＝2～4；存储钢筋锈蚀场变量，记为Field_Corr，所述钢筋锈蚀场变量数据包括：单元编号、积分点编号、积分点坐标、有效面积折减系数κ r 、粘结劣化系数κ p 、钢筋锈胀应变ε f 。
5.根据权利要求4所述的一种碳化环境下开裂钢筋混凝土梁锈蚀劣化分析方法，其特征在于：所述步骤S6具体包括：对荷载场裂缝分析模型，以t i 时间点荷载场裂缝分析模型的结果为初始状态，设置重启动分析；读取所述钢筋锈蚀场变量Field_Corr，将κ r 赋予钢筋杆单元考虑锈蚀引起的有效面积折减，将κ p 赋予锈胀层单元考虑锈蚀引起的界面粘结退化，将ε f 赋予锈胀层单元考虑锈蚀引起膨胀变形；更新输出考虑钢筋锈蚀效应后的所述裂缝宽度场变量Field_Crack；对二氧化碳扩散场分析模型，以t i +dt时间末二氧化碳浓度分布结果为初始状态，设置重启动分析；读取更新后的所述裂缝宽度场变量Field_Crack，更新输出dt时间增量后的所述混凝土碳化场变量Field_Carbon；对氧气扩散场分析模型，以t i +dt时间末氧气浓度及钢筋锈蚀率结果为初始状态，设置重启动分析；读取更新后的所述裂缝宽度场变量Field_Crack和混凝土碳化场变量Field_Carbon，更新输出dt时间增量后的所述钢筋锈蚀场变量Field_Corr。
