随着高速公路的发展,越来越多的公路隧道得以修建。但是,在公路隧道给人们生产、生活带来便利的同时,作为主要灾害的火灾也频繁发生。隧道防火作为一个重要课题摆在了人们的面前。衬砌结构耐火是隧道防火的一个重要组成部分。国内外发生的大量隧道火灾案例都显示了火灾对衬砌结构的严重损害以及衬砌结构耐火的重要性。本文依托青岛胶州湾隧道,对衬砌结构在火灾高温时的温度场传播分布规律、力学行为及耐火性能进行了研究。具体研究内容;1)适用于公路隧道衬砌结构火灾场景设计及试验方法;2)火灾高温时衬砌结构温度场的理论计算与数值模拟;3)公路隧道衬砌结构火灾高温时的力学行为;4)提高公路隧道衬砌结构耐火性能的方法。通过火灾案例统计分析、理论分析和数值模拟等方法,本文获得以下认识和研究成果;1)给出了较全面反映公路隧道火灾特征和影响因素的火灾场景及其设计试验方法;2)给出了隧道衬砌结构温度场的理论计算方法,同时运用数值模拟研究了衬砌结构温度场传播分布规律。3)研究了隧道衬砌结构火灾高温时的变形性能、内应力变化。研究表明,由于火灾高温作用,衬砌结构发生较大的变形。此外,由于衬砌结构不均匀变形和材料性能的劣化,衬砌结构产生内应力重分布。4)研究了隧道衬砌结构的火灾损伤形式与机理以及火灾损伤检测与评价,并提出了提高隧道衬砌结构耐火性能的方法。