随着世界范围内城市化的迅速发展,城市交通拥堵问题日渐严重,为解决这一问题,人类开始大力发展地下空间,公路隧道作为一种地下交通通道可有效减轻地上空间的交通压力。随着公路隧道的发展及广泛应用,车祸等易燃易爆物引起的隧道火灾问题也日渐突出,国内外研究人员通过大量隧道火灾实例发现,火灾高温对隧道结构的损伤将大大降低隧道结构的承载力及安全性能。本文将通过ABAQUS有限元软件对隧道结构进行温度场分析,并基于火灾后材料性能的损伤计算火灾后隧道结构的剩余承载力,进一步对防火保护措施下隧道结构剩余承载力效果进行分析。本文的主要研究内容包括:(1)隧道结构温度场分析,理论主要包括热辐射、热对流、热传导,在前人研究基础上作出合理假设,选取相关温度场分析参数,包括混凝土的密度、导热系数、比热容,利用ABAQUS有限元模拟软件建立隧道模型,分析隧道结构在HC升温曲线下温度场变化规律,并以300℃等温线研究截面损伤深度变化规律,得出截面损伤深度随火灾时间增加呈幂函数形式增长。(2)在温度场分析的基础上,考虑经历不同温度后材料性能的损伤,分析不同计算剩余承载力方法的利弊,对混凝土截面损伤面积的弹性模量进行条分-积分法计算,等效为常温下混凝土截面面积;针对矩形隧道截面的受力形式,在弹簧荷载-结构法的基础上,提出弹性约束荷载-结构法,对不同火灾时间后的隧道结构建立折减模型,并分析其在不同荷载下的挠度变形,依据挠度变形计算隧道结构的剩余承载力,得出剩余承载力随火灾时间增加呈双指数衰减函数形式递减,并进一步分析混凝土结构在不同剩余承载力下的内力值。(3)调研归纳隧道结构常用防火保护措施,分析各防火保护措施利弊,对喷涂防火涂料及粘贴防火板两种防火保护措施建立有限元模型并进行温度场分析,得出剩余承载力随截面损伤深度增加呈反比函数形式递减。两种防火保护措施均对隧道结构起到良好的防火保护效果,在火灾180min内承载力均未折损,与隧道结构表面形成空腔的防火板较在隧道表面喷涂防火涂料的防火保护效果更佳。