随着高铁、城市轨道交通等基础设施建设的快速发展,隧道工程所占的比重和地位日益突出。中国已经是隧道工程的超级大国,未来还会修建更多的隧道工程。在隧道灾害中,隧道火灾虽然是小概率事件,但因其灾害严重,引起了学者们的广泛关注。隧道火灾不仅会威胁人的生命和财产安全,火灾高温还会造成混凝土材料力学性能的劣化,从而造成衬砌不同程度的破坏。隧道衬砌的损伤评估及安全评价,是保证火灾后隧道安全运营的基本条件。基于此,本文依据经典热弹性理论,对隧道衬砌火灾下的力学行为和损伤演化机理进行研究。主要的研究成果如下:（1）建立了圆形隧道结构的稳态热力耦合模型。根据火灾时隧道内部的温度分布特征,利用微分方程级数求解的方法,对高温下隧道衬砌和围岩的温度、位移及应力的进行了理论研究,为火灾下隧道结构的耐火行为分析奠定了理论研究基础。（2）基于瞬态的热传导理论,建立了圆形隧道衬砌的瞬态热传导方程和平衡方程,利用拉普拉斯变换和微分方程级数求解的方法,对衬砌的温度场和应力场进行求解。结合RABT标准火灾升温曲线,得到了火灾升温段、保温段,特别是降温段衬砌的温度和应力随时间的变化规律,分析了降温段对衬砌温度和应力的影响作用。基于理论研究结果,进而研究了衬砌内表面换热系数、火灾峰值温度、加热时长以及加热速率等火灾关键参数对隧道衬砌的温度场和应力场变化的影响作用。（3）结合衬砌温度场和热应力场的理论研究结果,对火灾下衬砌的损伤机理和演化规律进行研究。基于温度评价标准和残余应力评价标准,对火灾下衬砌损伤进行评价,得到了不同加热时间和峰值温度下衬砌的损伤深度。通过损伤结果的对比分析,证明了两个评价标准理论上的一致性。（4）基于衬砌损伤评价的研究结果,确定了高温下混凝土发生剥落时的临界温度,建立了考虑混凝土高温爆裂的分层剥落理论模型。研究了考虑混凝土爆裂时衬砌的耐火行为和损伤演化规律,得到了衬砌损伤深度随时间变化的规律,说明了考虑混凝土爆裂对隧道衬砌火灾后损伤评估和安全评价的重要性。