近年来,随着我国铁路建设的蓬勃发展,运营铁路隧道数量及总里程,以及铁路隧道建设规模和速度已跃居世界第一。在取得巨大建设成就的同时,铁路隧道服役状况不甚理想,运营铁路隧道病害问题日益突出,其中隧道底部病害发生率最高。铁路隧道底部结构的服役性能直接影响列车运营安全,因质量缺陷及基底状况变化等因素,多数隧道底部结构带损伤服役,这严重影响了底部结构使用寿命,造成底部结构破损问题突出。本文针对隧道底部结构病害较为突出的工程现实,采用调查统计、理论分析和数值模拟相结合的方法,从底部结构承载性能和振动响应特征两个方面,系统分析初始损伤对隧道底部结构服役性能的影响规律。主要研究内容如下:(1)基于我国运营铁路隧道典型底部结构病害工程实例的调查统计,从道床类型、底部病害形式、所处水文地质条件以及病害成因等方面,分析了隧道底部结构典型缺陷病害特征及分布规律,归纳总结了基底病害成因。(2)采用静力极限分析方法,开展隧道基底软化、基底脱空、底部结构混凝土裂缝以及局部疏松条件下,隧道底部结构的承载性能分析,确定了既有缺陷损伤对底部结构承载性能的影响程度和影响规律。得出:基底软化对底部结构变形的影响更为明显,其承载性能受基底变形控制;基底脱空对底部结极限承载力影响明显,其承载性能受结构强度控制;裂缝和疏松的影响相对较小。(3)采用动力数值分析方法,系统研究基底软化、基底脱空、混凝土既有裂缝和局部疏松下底部结构列车振动响应特征,重点分析了初始损伤对隧道底部结构动位移、竖向加速度、动应力及钢筋应力响应的影响。得出:基底状况对振动响应的影响较大,且主要局限在基底以下某一深度范围内;仅存在单一初始裂缝或局部混凝土疏松损伤时,对底部结构振动响应的影响小。