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我国有为数不少的城市跨江、跨河、跨海而治,连接江(河)、湖泊、海湾两岸的大桥在国民经济建设中发挥了重大作用。与跨江河湖海大桥相比,建设水下隧道具有征地少、拆迁容易、对地面影响小、不影响水面航道的通航能力、不受恶劣气候变化影响、工程隐蔽性好、具有很强的抵抗战争破坏的能力等优势,已经受到了各城市的高度重视。与大气环境中的混凝土结构相比,盾构隧道混凝土管片结构服役条件非常恶劣,耐久性问题复杂而严重。本文从理论分析入手,分析盾构隧道混凝土管片在各单一因素作用下的失效机理、模型及其耐久性退化规律,结合高等钢筋混凝土理论,建立了以承载能力为准则,并考虑多种因素耦合作用的耐久性寿命预测模型。主要内容有:1、对盾构隧道混凝土管片特殊的工作环境进行分析,得出了其耐久性的破坏因素主要有混凝土碳化、氯离子侵蚀、硫酸盐腐蚀和地铁杂散电流腐蚀及其耦合作用。2、对上述4种因素的耐久性破坏机理、模型及其耐久性退化规律进行了分析,验证了规范推荐的混凝土碳化深度预测模型。3、利用混凝土损伤演化方程来描述混凝土硫酸盐腐蚀,确定了混凝土开始腐蚀时的时间和混凝土标准抗压强度与混凝土动弹性模量间的关系。4、介绍了地铁杂散电流的形成,分析了杂散电流分布的数学模型,通过理论分析和数值模拟获得地铁杂散电流的分布以及各因素的影响。5、对盾构隧道混凝土管片结构的受力情况进行了分析,并以南京地铁为例,运用MADIS软件对盾构隧道管片结构进行有限元仿真,发现其最大弯矩发生在底部,最大轴力发生在两侧。6、提出了盾构隧道管片的承载能力退化模型,利用该模型对东南沿海、南京跨江、杭州宁轨道交通和西宁轨道交通等不同典型环境地区的隧道混凝土管片结构的使用寿命进行预测计算。7、由于西宁地下土壤含盐量较高,对混凝土的腐蚀情况严重,需要专门研究高性能混凝土来抵御严酷环境下的腐蚀。