为提升盾构隧道结构在地下氯盐环境中的服役性能，利用高韧性水泥基复合材料（ECC）的优异抗裂性能，提出了1种具有ECC-钢筋混凝土（RC）叠合构造的管片结构；考虑隧道结构服役环境的单侧氯离子侵蚀与围岩持载耦合作用特征，设计了持载-加速锈蚀试验装置及模拟管片受力状态的偏压试件；对ECC-RC叠合及普通RC管片构件进行了电化学锈蚀试验以及锈蚀劣化后力学性能测试；研究了不同持载水平下2种管片构件的锈蚀劣化规律和钢筋不均匀锈蚀特性，揭示了ECC外层对管片抗锈蚀劣化性能的提升机制。试验结果表明：由于ECC层致密结构和微裂缝开展特性，相同通电电流下ECC-RC试件通电电压约为普通RC试件的6.8～7.2倍，且钢筋锈蚀率显著低于普通RC试件，表明ECC-RC叠合构造的盾构隧道结构抗锈蚀能力显著提高；锈蚀劣化后ECC-RC试件承载能力高于相同持载水平的RC试件，但极限挠度普遍偏小；持载等级对管片试件的锈蚀劣化形态及承载性能有显著影响，劣化后极限承载力与锈蚀阶段持载水平呈负相关，持载相较无劣化极限承载力每增加1/10，RC管片的极限承载力将下降约2.6%，而ECC-RC叠合管片的极限承载力将下降约4.2%；持载下普通RC试件钢筋沿纵向产生显著不均匀锈蚀，持载裂缝位置的钢筋易于出现坑蚀，且持载水平越大，不均匀特征越明显；而由于ECC层在持载下多微裂缝的开裂模式，ECC-RC试件内部钢筋锈蚀分布也相对均匀。