本文采用有限元软件ABAQUS创建包含钢筋的港珠澳海底沉管隧道足尺模型,研究分析了沉管隧道在单侧通道火灾下沉管隧道的抗火性能。主要的研究内容和结论如下:(1)收集整理国内外关于钢筋、混凝土的材料性能参数的研究成果,并通过数值模拟与试验相验证的方法对比分析各国的钢筋与混凝土的热工性能和力学性能。在分析中发现,采用加拿大学者——T.T.Lie所规定的钢筋和混凝土的热工性能和力学性能可以较好地反应钢筋混凝土结构的抗火性能。(2)从一个沉管隧道耐火试验中挑选出主体结构的温度来进行研究分析。然后基于该试验的工况,用有限元软件ABAQUS对沉管隧道的实体工程进行温度场数值分析,并将数值模拟出的钢筋和混凝土的温度与试验中的温度进行对比。从中发现,由于试验中出现混凝土爆裂,钢筋和混凝土的温度均大于数值模拟。另外,在沉管隧道耐火试验中,采用一层1cm厚防火板材加1.2cm厚防火涂料的防护措施可以有效地阻碍热量的传递。(3)数值分析HC曲线下无防火材料保护的沉管隧道的温度场和力学性能,并将其与HC曲线下有防火材料保护的沉管隧道的抗火性能进行对比。结果表明:在温度方面,与有防火材料保护的沉管隧道相比,未采取防火保护措施的沉管隧道的内部温度梯度和升温速率均较大;在力学性能方面,无防火材料保护的沉管隧道在高温下的材料性能衰减更严重,结构变形更大,结构承载能力更小。其中,钢筋的材料性能受高温影响最为严重,离受火面较近的钢筋在其温度达到600℃时,便已基本丧失承载能力。(4)数值分析对比两种典型隧道火灾场景下(即RABT/ZTV曲线和HC曲线)无防火材料保护的沉管隧道的抗火性能。结果表明,两种火灾场景下的沉管隧道无论在温度场分布方面还是在力学性能方面都相近。