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文章针对设计中难以通过理论精确预测铁路隧道底鼓病害的情况,探究在不同膨胀应力、不同矢跨比和不同衬砌厚度三个因素共同影响下隧道仰拱位移规律。通过不同因素组合的数值模拟,进行隧道底鼓病害的正交试验研究,以仰拱位移为目标函数,通过理论分析建立回归模型,通过回归分析得到可靠的预测模型。分析结果表明：膨胀应力、仰拱矢跨比、衬砌厚度对仰拱纵向位移均有显著影响,且仰拱纵向位移与膨胀应力呈正相关;与衬砌厚度倒数呈正相关;与仰拱矢跨比呈复杂的非线性关系。以上成果能够用于隧道底鼓预测分析,为隧道设计工作提供了支撑资料。