衬砌结构常常处于复杂的工程及水文地质环境中,围岩中的侵蚀性物质通过各种途径进入混凝土,引起内部钢筋的锈蚀及混凝土的开裂,混凝土开裂反之又会加剧外部侵蚀性物质的进入,进一步加速内部钢筋的腐蚀,造成衬砌结构力学性能及耐久性的严重劣化。本文采用数值模拟、理论推导及室内试验相结合的方式,从细观、构件、结构三个尺度对钢筋锈蚀引起的保护层开裂与脱落、粘结性能损失与破坏模式转变、衬砌结构力学性能劣化等问题进行了系统性的研究。论文主要工作和研究成果如下:（1）基于ABAQUS的二次开发建立了混凝土三相细观模型,通过数值模拟手段复现了钢筋锈蚀作用下混凝土裂缝萌生、发展的全过程,揭示了单筋锈蚀下界面层的破坏模式以及多筋锈蚀下混凝土保护层的脱落模式。（2）设计并实施了锈蚀钢筋混凝土粘结性能劣化试验,利用通电锈蚀及拉拔试验获得了不同保护层厚度和锈蚀率下试件的破坏形式、最大拉力及其对应的滑移量,探明了保护层厚度及钢筋锈蚀率对粘结性能的影响规律。（3）通过理论推导分别得到了锈蚀偏心受压构件界限受压区高度、小偏心破坏受压区高度与锈蚀率的关系,并结合Python Sympy第三方库提出了一种计算小偏心受压构件破坏模式转变临界锈蚀率的方法,最后通过数值力学分析验证了该方法的可靠性。（4）以某近海腐蚀环境下的公路隧道为工程依托,建立了隧道衬砌锈蚀劣化有限元模型,综合考虑了钢筋锈蚀引起的自身力学性能劣化、混凝土有效截面损失及钢筋混凝土粘结性能退化等因素,得到了围岩压力和钢筋锈蚀共同作用下衬砌结构的损伤、内力重分布以及裂缝宽度变化规律。