随着地下空间的发展,大量隧道被修建。随之而来的隧道火灾时有发生。隧道火灾产生的高温,对衬砌结构造成了不同程度的损伤,影响钢筋与混凝土的力学性能。不均匀温度场引起衬砌结构内力重分布,导致衬砌结构的安全性降低。同时,衬砌变形过大还会影响周围建筑物的稳定,甚至造成其坍塌。因此,研究隧道衬砌结构的抗火性能成为结构抗火研究领域的一个重要方向。目前国内外对隧道火灾场景、温度场、衬砌爆裂等的研究较多,但对衬砌结构在火灾高温下的变形及力学性能涉及甚少。制定的规范、标准也只对隧道的防火与疏散做了规定,但不够完善,难以满足实际需要。隧道衬砌结构的火灾安全性还有待深入研究。基于此,本文进行了三种类型的隧道衬砌(圆形衬砌、曲墙衬砌、直墙衬砌)结构的理论分析和数值模拟,得到了衬砌的耐火极限、变形过程及内力变化曲线。具体工作包括：1.在对国内外已有研究成果进行总结分析的基础上,为有限元模拟选用了合适的高温材料计算模型。2.采用通用有限元软件ABAQUS建立了隧道衬砌的三维分析模型,并对温度场以及力学计算结果进行了验证。3.利用验证后的模型对HC基准升温条件下衬砌进行了抗火性能分析,对升温过程中衬砌变形及内力变化的影响因素进行了分析。4.比较了耐火极限的三种控制标准,对衬砌的耐火极限进行了参数分析。5.比较了四种不同断面衬砌的抗火性能,分析了不同断面形式衬砌在火灾高温下反应的差异。