当运营隧道地处寒冷、年温差较大的地区时,衬砌混凝土在温度周期性变化的影响下,结构受力情况比较复杂。本文以国道主干线青岛～银川陕西境吴堡至子洲段高速公路刘家坪隧道群为依托,对隧道二次衬砌混凝土应力进行了长期监测,通过对监测数据的整理和分析,结合有限元数值模拟,得到了二次衬砌混凝土结构在环境温度变化情况下的受力特点。主要研究成果包括：(1)在隧道运营过程中,由于气温随时间呈正弦规律变化,二次衬砌混凝土结构受力也呈现出三角函数规律变化,应力随时间的变化曲线与气温随时间的变化曲线具有相同变化趋势,两种曲线应力极值出现的时间相同。(2)二次衬砌的受力主要来自围岩压力、二次衬砌自身的重力以及温度应力三方面。衬砌自重为常量,围岩压力随时问的推移基本上保持稳定,因此由气温变化引起的混凝土的温度应力是导致二次衬砌结构应力随时间呈三角函数规律变化的主要原因。(3)运用有限元软件(ANSYS)对隧道二次衬砌结构温度应力进行数值模拟,模拟结果显示降温时二次衬砌混凝土温度应力为拉应力,当温度最低时拉应力达到最大值。同一温度条件下最大拉应力值出现在仰拱中部,同一测点温度应力随时间的变化呈现出正弦规律变化,数值模拟结果与实测数据分析得出的结果吻合较好。(4)为了防止二次衬砌环向开裂,对隧道二次衬砌施工缝间距进行了计算,计算得出施工缝间距与年温度差有关,年温度差越大施工缝间距越小。对于我国南方地区隧道施工过程中二次衬砌模板台车长度适合选为12m,对于北方寒冷地区根据隧址区年温差宜选用9m或6m长的模板台车,特长隧道距洞口较远时模板台车可适当加长。