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沉管隧道横断面设计涉及的作用多，工况复杂，运营阶段的内力控制横断面的结构设计。以港珠澳大桥海底沉管隧道为背景，利用有限元软件建立沉管隧道横断面箱形框架结构模型，对沉管横断面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的作用、作用效应和各种下工况的内力进行了计算，分析了各种作用对结构内力影响的大小；探讨了收缩等效降温、梯度温度、高低水位对结构内力和应力的影响；分析了结构最不利内力出现的工况、截面位置、构件破坏形态，为沉管隧道横断面优化设计提供参考。