钢纤维混凝土的应用一直是建筑结构研究的热门话题,地铁车站以及盾构区间修建时都会使用大量的钢筋混凝土。但是地下结构中混凝土构件存在着很多缺点如延性差,耐久性有待提高等问题,因此引入纤维混凝土可以提高结构的韧性,耐久性,并在一定程度上减少钢材的用量,因此钢纤维混凝土的应用性研究还有很广阔的前景。本文基于沈阳地铁9号线一期曹仲车辆盾构段,研究纤维混凝土管片的力学性能,以及在盾构段的应用,对63块立方体压块,36根切口梁,28根大梁,8片管片的实验数据进行统计分析,采用理论推导以及数值模拟等方法进行研究。为此主要进行了以下工作:1、探讨了纤维混凝土增强的机理,选取了纤维混凝土损伤本构模型,采用极限状态法进行设计,作为本文整体的分析方法与分析模型。2、开展了基本力学性能试验,对强度,纤维分布进行分析,并针对6种不同纤维配比,不同纤维种类,不同基体混凝土强度的切口梁韧性实验进行分析,得到了不同配比的残余强度,结果分析表明,C50-5D-40kg掺量的纤维混凝土切口梁,承载能力最好,不同的配比有不同的应力软化或者硬化特征。3、对8片纤维混凝土管片,28片纤维混凝土梁(14片有钢筋梁,14片无钢筋梁)采用自主设计的实验加载台架进行压弯状态的实验分析。实验结果表明:1)本实验中,钢筋的加入可以提升46%的结构最大弯矩,大幅提升延性2)偏心距对于提升结构极限状态的承载力影响很大,为我们提供了一种新的设计思路,在合理的荷载组合以及偏心距下可以尝试无筋结构的使用。4、分析L4,L5,L6,L4四组共计16根有筋梁的实验结果,绘制极限承载能力包络线,除无钢纤维梁L7外,L4,L5,L6承载能力均优于设计值,实验中性能最优的配比为4D钢纤维掺量20～30kg/m3,,基体选择C50混凝土;正常使用状态下引入裂缝宽度安全系数的概念,对比于《混规》及德国规范计算,对比无钢纤维梁L7的裂缝实验数据,证明添加钢纤维后,混凝土梁的抗裂能力基本提高了原来的一倍。纤维掺量为30kg纤维类型为4D时,裂缝宽度减少了 2.65倍;纤维掺量为25kg,纤维种类为4D时,裂缝宽度减少了 1.09倍,纤维掺量为25kg,纤维类型为5D时,裂缝宽度减少了2倍;并采用ABAQUS,模拟钢纤维混凝土的挠度与裂缝模型,与实际实验结果相互印证。5、分析L1,L2,L3无筋钢纤维梁的实验结果,依据实验数据判断梁的受力状态,推导截面内力的允许开开裂及不允许开裂的计算公式;判断受压区高度,并结合韧性实验的残余强度值对比纤维混凝土结构技术规程,从另一个角度提出纤维混凝土极限状态强度公式fftu=f(ε,fr1,fr3);创造性地借鉴山岭隧道能量法的角度,通过不同纤维掺量切口梁荷载—挠度曲线积分得到应变能,指导盾构管片的设计。