碳化侵蚀是引起钢筋混凝土结构劣化的主要原因,就公路隧道而言,存在交通量大、空气流动缓慢等特点,并且由于隧道结构的半封闭性,导致隧道内外的温湿度和二氧化碳浓度存在较大差异。而现阶段在进行隧道衬砌结构碳化耐久性设计时,多以普通大气环境参数来计算混凝土碳化深度,存在明显不足。本文基于公路隧道运营环境,通过理论计算和数值模拟等方法,对公路隧道环境温湿度和二氧化碳浓度的分布规律以及隧道衬砌结构碳化环境的耐久性分区开展研究。首先,根据相关监测数据,通过对公路隧道内外温湿度的分布规律进行分析,建立了全国不同地域公路隧道环境温湿度的区划图;其次,基于机动车污染物扩散理论,建立公路隧道中二氧化碳的对流扩散方程,给出了一种更加符合公路隧道实际情况的二氧化碳浓度计算方法;第三,采用Fluent软件对隧道内二氧化碳浓度的扩散情况进行模拟,分析不同隧道长度、交通量和风速作用下二氧化碳浓度的变化和分布规律,通过回归分析给出了纵向通风的单向行驶隧道中二氧化碳浓度最大值的计算公式;最后,根据公路隧道环境参数的分布特性,按照劣化梯度相等的原则,对我国公路隧道衬砌结构的碳化环境进行了耐久性分区,并给出了不同使用年限下公路隧道衬砌结构的最大碳化深度计算流程。