工程结构的耐久性问题日益成为土木工程界的研究热点.随着国民经济的发展,各类地下工程的建设量正日趋增多.而目前中国的地下结构耐久性研究尚处于起步阶段,因此对其耐久性能展开研究是十分重要和迫切的.由于水底隧道所处的环境复杂且使用寿命要求较高,故对其展开专项研究是十分必要与迫切的,该课题的工作,不仅对水底隧道工程建设具有相当的参考价值,而且具有重要的理论意义.该文从静力时变可靠度理论的观点出发,通过对影响水底隧道耐久性能主要影响因素的分析,建立了系统的水底盾构隧道结构的耐久性可靠度理论.在此基础上提出了一系列实用设计方法及风险评估理论.由此为公路隧道设计规范的修订提供了依据.该文完成的研究工作及取得的成果主要包括:1.全面地分析了水底土壤环境下盾构隧道混凝土结构常见的耐久性影响因素,首次提出按结构性及环境性对所有因素进行分类,建立了水底盾构隧道结构耐久性影响因素图.分析了各类使用环境因素并提出了防治对策,同时对侵蚀性环境影响因素的作用机理进行了探讨.2.选取主要的耐久性能影响因素(钢筋保护层砼碳化及Cl<->侵蚀),在分析了所有随机影响因素的基础上,基于理论公式及回归分析,建立了砼碳化深度随机数学模型;基于Fick第二定律及Cl<->临界浓度公式,建立了Cl<->侵蚀深度随机预测模型.最后提出了建立在电化学基础上钢筋锈蚀量的随机预测公式.3.根据可靠度理论的观点,通过分析荷载及抗力统计特征,提出了以分项系数表达的管片构件承载能力极限状态的实用设计公式;同时计入砼碳化及Cl<->侵蚀二因素作用下的结构抗力衰减规律,采用Monte-Carlo法分析了隧道典型断面的承载能力极限状态的可靠指标β下降规律,据此建立了耐久性实用设计方法-η系数法;最后对以碳化深度、Cl<->扩散浓度、钢筋锈蚀量、锈胀开裂为准则的正常使用极限状态可靠指标下降规律进行了探讨.由此建立了钢筋混凝土管片构件耐久性可靠度设计理论框架.4.首次建立了管片接头密封防水材料及接头螺栓的使用寿命函数,采用了故障树(FTA)分析法建立了管片结构体系可靠度的定性及定量分析方法.并计算了管片结构体系在结构设计基准期内任意时点的失效概率及可靠指标.5.在水底盾构隧道耐久性可靠度理论的基础上,提出了一整套基于正常使用极限状态的水底盾构隧道耐久性失效风险评估方法,初步建立了该专题的风险评估理论.