目前，我国隧道加固中常用粘贴钢板和套拱加固这两种方法。在隧道衬砌破坏严重并需要结构补强和改善排水系统的情况下，通常采用现浇套拱加固隧道，但现场浇筑套拱存在施工效率低、工期长、质量差等问题。针对这些问题，本文提出了装配式套拱结构，应用于隧道加固，旨在保证施工质量的同时，减少对交通的影响。随着预制装配式技术的不断发展，拼装机械化程度越来越高，实现了隧道施工的机械化和装配化，为隧道预制装配式套拱的研究和应用提供了条件。
　　本文以两车道公路隧道套拱加固为例，考虑装配式套拱结构及接头形式、分块方案、接缝防水和落底方案等方面，提出隧道预制装配式套拱结构方案。采用数值计算和模型试验的方法，对隧道预制装配式套拱结构力学性能展开了研究。主要的工作及成果有：
　　1）根据国内外研究成果，并结合山岭公路隧道的特点，提出隧道预制装配式套拱结构方案，确定了隧道预制装配式套拱结构及接头形式、接缝防水形式以及装配式套拱的落底方案。
　　2）通过模型试验，分别对平接头和搭接式接头在不同工况下的力学性能进行了研究，探明了两种接头的混凝土应变、张开量、挠度和抗弯刚度的变化规律，对比分析得出平接头抗弯性能优于搭接式接头的结论。
　　3）采用Abaqus建立了装配式套拱接头的三维有限元模型，计算分析了不同工况下平接头和搭接式接头的力学性能，探明了两种接头在不同工况下的张开量、挠度、接触面应力、螺栓拉力和抗弯刚度的变化规律，得出施加螺栓预紧力有利于增强接头受力性能的结论。将模拟结果和试验结果进行对比分析，得出模拟计算的接头张开量、挠度和抗弯刚度的变化规律与试验大致相符。
　　4）考虑隧道衬砌刚度和土层刚度这两个因素，采用Abaqus对装配式套拱整体力学性能展开分析，探明了装配式套拱在不同工况下的应力及位移的变化规律。研究表明：隧道衬砌刚度和土层刚度对装配式套拱的影响较大，装配式套拱最大应力出现在套拱底部和手孔处。对比分析装配式套拱和现浇套拱的力学性能，验证了装配式套拱的可靠性。
　　本文提出了隧道预制装配式套拱结构方案，并对隧道预制装配式套拱结构力学性能进行研究，为实现隧道加固主要工序的装配化提供了理论参考和技术支撑。