尽管混凝土结构的评估已经持续了很长一段时期,积累了大量有价值的技术成果,但是一直没有得到合理的评价方法,尤其是对结构劣化效应科学问题亟待解决。钢筋混凝土是隧道衬砌采用的最广泛的材料之一。从长远来看,混凝土强度是确保隧道衬砌结构长期安全及可靠的最重要参数之一。在隧道耐久性问题中,因赋存环境中氯离子渗透以及碳化作用导致隧道结构出现劣化为常见的,对隧道结构长期安全性和使用性将产生显著地影响。通过肉眼可以观测到的沿着钢筋布置方向裂缝的混凝土破坏,这是由于钢筋横截面积以及钢筋与混凝土之间粘结强度显著降低所造成的。针对此类破坏,已经提出了大量的衬砌劣化模型来预测在有限锈蚀时间条件下隧道衬砌的劣化行为及结果。本论文研究旨在进一步深入探明隧道衬砌劣化效应,特别是对混凝土与钢筋粘结强度以及自身残余强度的影响。通过本文研究,试图建立一套可预测及评价隧道在不同锈蚀程度下其钢筋混凝土衬砌结构强度的方法及流程,也就是研究出不同锈蚀程度下隧道衬砌强度变化规律用以指导隧道衬砌结构设计及为规范修订奠定基础。在试验研究中,主要考虑的影响因素及变量包括：腐蚀速率、腐蚀率、混凝土强度、钢筋直径、混凝土保护层厚度；并且,将腐蚀条件分为3级：轻度腐蚀、中度腐蚀和重度腐蚀,与此对应,采用三种加速腐蚀时间：4天、6天和8天。试验研究共采用120组钢筋混凝土试件,其中48组单轴拉拔试件(150mm×150mm×150mm)和72组压弯试件(1200mm×200mm×300mm)。所有样本均采用珠海眼浪山隧道衬砌所使用的混凝土配合比,48组试件被指定为对比标准试件,没有受到腐蚀；其余72组试件受到外加电流的腐蚀。48组单轴拉拔试件均进行了拉拔试验测试,另外72组压弯试件均进行压弯承载能力测试。对于单轴拉拔试件,通过设计合理的锚固长度以避免屈服失效,从而得到最好的拉拔试验结果。对于压弯试件,通过设计合理偏心距,以实现试件在承受两种作用力(轴向力和力矩)条件下的加载破坏试验。这样设计目的在于模拟出实际隧道衬砌结构的受力条件,通过压弯构件的力学性能试验研究实现对隧道衬砌力学行为的解释。测试者观察在加速腐蚀试验中增加的裂纹全过程,包括加载前、后。整个实验通过对比锈蚀试件与未锈蚀试件在加载测试中所获得试件压缩强度、拉伸强度以粘结强度、位移以及裂缝等指标变化来完成。试验结果表明,试件的锈蚀电流密度(Icorr)与锈蚀时间(T)的乘积,可以被定义为锈蚀因子,它是影响腐蚀试件强度最重要的一个因素。钢筋损失百分数及其强度下降是随着锈蚀因子而增加的。此外,在相同锈蚀因子条件下,不同钢筋直径也会影响钢筋截面损失率,研究发现混凝土保护层厚度对强度损失率有显著影响。锈蚀率与残余强度存在线性相关关系。通过拉拔试验研究得出：在不同锈蚀时间(4天、6天以及8天)情况下,钢筋直径10mm混凝土试件(C30)的粘结强度与其标准试件相比,分别了下降32%,39%以及43%。在极限荷载条件下因腐蚀将会导致钢筋的伸长率以及屈服比降低。这些降低可能导致钢筋在屈服前被过早拉断,对于这种情况不存在普遍关系。极限承载力试验研究表明：不同锈蚀时间下试件最大荷载和最大位移之间有着相似的曲线关系。即,随着锈蚀率增加导致位移增大。在4天锈蚀情况下,试件极限承载力降低了8-13%；6天的锈蚀情况下,试件极限承载力降低12-16%；8天的锈蚀情况下,试件极限承载力降低了24-26%。对于带有单根钢筋的试样而言,第一条裂缝出现在混凝土保护层较薄的一侧,而第二条裂缝或出现在平行于第一条裂缝的一侧或垂直于第一条裂缝,这取决于钢筋的间距以及保护层厚度。对于配有多根钢筋的试件,裂缝出现及扩展或发生在保护层较薄一侧,或者相邻钢筋之间,这取决于相邻钢筋的间距。实测出的引起结构开裂的锈蚀量远远大于理论上沿径向膨胀引起结构开裂的锈蚀量。引起结构开裂的锈蚀估算量可以用原始钢筋截面的百分数来表达,具体可通过劈裂混凝土来量测钢筋直径获得其比率。根据系统大量的试验测试数据,可以采用包括粘结强度、裂缝和试件力学行为来评估腐蚀隧道衬砌的强度。隧道衬砌强度劣化机制依赖于压弯承载试验和拉拔试验。实验结果可以建立许多流程图,它给出了一个设计与评估锈蚀条件下隧道衬砌强度的简单方法,即通过模拟与隧道衬砌受力特性相似的压弯梁试件力学行为来评估因锈蚀引起衬砌强度劣化的方法。基于试验数据的进一步研究,可为规范的实际应用提供一定依据,这些规范可用于评估隧道混凝土衬砌结构腐蚀程度以及新建隧道混凝土衬砌结构的耐久性设计。