盾构隧道由于具有埋深大、长距离和断面多样化等优点,在复杂地形的地下交通和地下综合管廊等重大基础设施施工和应用中具有一定优势。目前,适用于高水压、大土压等复杂条件,也适用于断面多样化的盾构隧道复合管片(Composite Segment)已被研发出来,如球墨铸铁复合管片(DRC管片)和钢混复合管片。隧道结构相对地上结构空间狭窄且封闭,火灾发生时隧道内温度会瞬间升高,造成严重的人员伤亡,并且持续的高温会对衬砌造成严重损伤,大幅降低隧道衬砌结构的承载力。而复合管片通常由外部钢管片(或球墨铸铁管片)、内部填充混凝土和钢筋等组合而成,因此钢板作为主要构件外露于火灾高温下,与具有钢筋保护层的传统钢筋混凝土结构相比,其耐火性能存在明显差异。因此本文在已有试验的基础上,采用理论分析和数值模拟的方法分析了运营期火灾对盾构隧道复合管片衬砌力学性能的影响。通过ABAQUS建立三维数值模型,采用RABT火灾曲线,分析了火灾高温下复合管片、接头和衬砌环的温度场分布、变形规律、承载力和损伤模式,并对比了素混凝土管片和复合管片高温性能的差异,进一步对防火保护层厚度提出了建议。本文的研究结果表明:RABT火灾过程中,衬砌环径向位移可以分为3个阶段,并且当管环有刚体约束时,刚体反力先增大后减小;火灾升降温后衬砌环竖向承载力下降约45.2%,水平承载力下降约28.6%;管片手孔在火灾情况下温度最高并且损伤最为严重,其损伤变化主要分为三个阶段,而复合管片接头处混凝土损伤变化可以分为两个阶段;当采用10mm厚涂型钢结构防火保护涂料时,火灾下复合管片质量可以得到一定程度的保障;复合管片构造对火灾下混凝土的损伤有很好的抑制效果,同样火灾情况下,素混凝土管片内侧混凝土刚度损伤程度约为复合管片的2.9倍。