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为掌握盾构隧道火灾时期管片结构变化状况，结合大连地铁二号线某盾构隧道工程实例，首先，根据该地铁隧道岩层赋存状况及水文地质条件，采用流固耦合模型确定隧道初始地应力场；然后，模拟隧道内通风热对流条件，对隧道内施加非均匀递增温度荷载，对混凝土管片衬砌结构进行热力耦合分析，分别得出衬砌结构变形及其应力分布规律，进而确定其在火灾作用下的变形特征及部位.分析结果表明：火灾温度作用下，盾构隧道管片衬砌的最大水平和竖直压力分别是初始值的10.5和8.9倍，并作用在90°±22.5°的隧道管片上，总位移在400℃后明显增加.研究可为评估盾构隧道在火灾作用下的安全性提供理论依据.