本文针对国内隧道建设的飞速发展以及隧道防火意识的不断增强这一现状，结合目前国内外隧道火灾方面的研究成果，以上海外环线沉管隧道为研究背景，利用有限元理论对沉管隧道在火荷载作用下的温度场和应力场进行了分析。 论文介绍了隧道火灾的特点、危害、火灾规模划分原则以及国内外对隧道火灾的研究现状，简单阐述了有限元分析火灾的相关理论和混凝土性质的变化规律。根据沉管隧道的特殊结构形式确立的有限元分析模型；根据隧道火灾的试验资料和研究成果确定了模型边界条件；通过了大量的对比研究确定了最佳的混凝土和土体的本构模型；分析时还考虑到混凝土热工参数随温度的变化。文中分析了火灾时沉管隧道不同温度量级的稳态温度场和瞬态温度场，从而得出温度随空间和时间的变化规律，并把计算结果与试验数据进行对比分析，总结出对隧道设计、防火救灾方面有益的规律。然后分别进行了常温下和火灾时沉管隧道的应力场分析，从而更直观的了解温度场对应力场的影响，得出了沉管隧道各个部位在火灾发生时的应力分布情况以及随着不同温度量级的变化规律，从而可以更有效的为优化设计和防火救灾服务。最后论文根据分析计算结果，结合大量的隧道火灾资料总结出了火灾时隧道内部的温度场危险区域、应力场危险区域以及设备最佳布置方案。 总之，本文首次用数值模拟方法分析沉管隧道的温度场，在模型选取、参数设置以及边界条件等领域都进行了一定的探索，对以后该领域的发展提供了参考资料。