该文结合公路隧道设计规范的修订,对公路隧道的设计进行了建立极限状态设计方法的研究,并提出了适应公路隧道特点的、能在一定程度上反应中国公路隧道的最新经验和研究水平的极限状态设计方法,由此为公路隧道设计规范的修订提供了依据. 该文完成的研究工作及取得的成果主要包括: 1.针对隧道结构的抗力和作用高度耦合的特点,依照围岩分类分别按荷载结构模型和地层结构模型建立了极限状态方程. 2.对软弱围岩中的隧道衬砌结构,按对材料强度的检验要求分别建立了失效模式.其中对素砼衬砌结构,采用最危险截面失效作为极限状态;而对钢筋混凝土衬砌,则同时建立了衬砌结构的整体失效模式,并以条件概率和数值分析方法为基础,建立了体系可靠度的计算方法. 3.对中硬岩层中的围岩支护,提出了由剪切应力造成剪切破坏、由张应力或张应变导致拉裂破坏及后期支护失效等三种失效模式,并根据后期支护是否作为承载结构分别建立了极限状态方程.进而建立了与有限元结合的广义空间可靠度计算方法,包括将支护时机作为随机变量引入可靠度计算.4.结合公路隧道的结构设计,对软弱围岩中的隧道结构和中硬岩层中的围岩支护分别给出了算例,其计算结果对确定公路隧道的可靠度水平具有一定的参考价值.