虽然盾构法隧道被大量兴建,但盾构隧道管片衬砌结构的理论认识还不够深入。由于盾构隧道管片衬砌结构存在大量接缝,对结构的力学特性产生直接影响,尤其是盾构隧道施工期荷载对结构的影响还未被充分认识。本文针对施工荷载作用下盾构隧道管片衬砌结构力学行为进行研究。首先针对施工期荷载特点展开分析,明确施工期主要考虑千斤顶顶推作用及同步注浆作用;然后对现有盾构隧道常用分析模型各要素进行分析,明确现有模型的不足;进而从环向接头、千斤顶顶推作用及同步注浆作用上进行改进,引入接头弹簧,实现环向接头非线性力学行为的模拟,从而建立盾构隧道纵向梁-弹簧分析模型。通过接头抗弯刚度迭代的方式分析接头非线性刚度对结构的影响,实现了环向接头是否张开,及不同张开状态的模拟,能够直接求解环向接头张开情况下的张开量。以长江隧道工程为实例,分析环向接头非线性特点对盾构隧道纵向内力的影响,结果表明:在接头非线性刚度的影响下,结构内力大小及影响范围相对传统等效匀质梁模型要小,但结构变形增大;改进盾构隧道纵向梁-弹簧分析模型相对于等效梁模型纵向抗弯刚度更小。针对千斤顶作用影响及同步注浆影响,进行参数分析,结果表明:在注浆荷载及千斤顶附加作用下,盾构隧道将在一定范围内产生内力及变形;相对于同步注浆作用,千斤顶作用对管片施加的附加弯矩及剪力对管片内力大小影响更为显著,对施工荷载作用范围有一定的影响,但是影响程度有限;受同步注浆影响区域长度的变化的影响,结构位移发生显著变化,弯矩受到一定程度影响,而剪力变化不明显。在千斤顶纵向力约束情况下,管片环缝存在张开的可能,其控制因素为纵向千斤顶作用,即千斤顶施加在管片结构上的附加弯矩,环缝张开主要发生在盾尾附近。此外,针对施工期盾尾附近管片衬砌结构的力学行为进行分析,建立了盾构施工期结构分析的壳-弹簧模型,实现对管片环间相互作用的精细化模拟。同样依托上海长江隧道工程,从同步注浆、环间相互作用两个方面研究了盾构隧道管片衬砌结构的变形特点,及内力变化规律。结果表明:同步注浆影响区域将会导致管片衬砌结构出现错动的情况,此外在同步注浆影响区域内管片结构的弯矩、轴力均大于常时荷载作用情况下的弯矩、轴力。随着未凝固同步注浆区域长度的增加,出现错动的环缝数量及错动量增加,但是如果采取措施减少未凝固同步注浆区域长度,增加环缝的相互作用(增大环缝摩擦系数或提高纵向力)可以减少出现错动的环缝数量以及错动区域。