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钢纤维混凝土(简称SFRC)在隧道衬砌中已有许多应用实例，使用钢纤维完全替代钢筋制作管片（钢纤维混凝土预制管片，简称SFRCPS）或部分替代钢筋制作管片（钢筋–钢纤维混凝土预制管片，简称R-SFRCPS）（后文以“SFRC管片”代指两种类型管片）使管片表现出更好的结构性承载能力已逐渐被认可。然而，截至目前国际上尚无被广泛认可的SFRC本构模型，更无明确的SFRC管片设计方法，这极大阻碍了SFRC管片的结构性推广使用。另外，虽然国际上已有SFRC管片工程应用案例，但这些案例多使用缩尺SFRC试件测试结果指导SFRC管片的设计，未进行足尺试验验证；同时，这些案例对管片受力后的力学响应研究不够完善，如SFRC管片开裂模式，管片在盾构机液压千斤顶集中荷载作用下的力学响应等。为此，本文开展了如下研究。
(1)基于Model Code2010中推荐的SFRC本构模型，对盾构管片进行了极限状态下截面的应力应变分析，并对SFRCPS和R-SFRCPS极限承载能力进行推导，提出了新的SFRC管片配筋计算方法。
(2)开展SFRCPS和R-SFRCPS足尺抗弯试验研究，通过对比管片极限承载力理论计算值和试验值验证所提配筋计算方法的正确性；同时详细记录并分析两类SFRC管片受弯破坏过程及结果，得出SFRCPS可满足延性破坏要求的基本结论，但其最终破坏仅由1–2条主裂缝造成，对结构设计不利，而R-SFRCPS在承载能力极限状态下破坏时展现出多条裂缝的有利形式，在裂缝控制上表现较好。
(3)在实验室进行了隧道掘进时的千斤顶集中荷载顶推试验，试验结果表明SFRCPS和R-SFRCPS均可在盾构掘进设计荷载作用下不发生破坏，但SFRCPS较R-SFRCPS更容易产生较宽的裂缝，这说明了R-SFRCPS在阻止裂缝扩展与延伸上表现出更好的性能；试验结果还表明，在两个千斤顶集中荷载作用下，管片破坏分为4个阶段：首先在加载点之间产生初裂，然后在加载点下产生沿管片宽度贯穿的裂缝，接着加载点周围逐渐产生斜裂缝，最后在加载点下的倒锥形型区域内混凝土被压碎而破坏。
(4)用数值软件对顶推试验进行了模拟研究，探究了影响管片力学响应的因素，模拟结果表明，管片尺寸及加载点个数会显著影响管片内部应力分布，当管片弧长不足以使集中荷载沿扩散角传递到管片底部时，管片开裂位置将由底部加载点之间转换到顶部加载点之间，同时管片宽度越低、加载点个数越多则管片越容易开裂。
(1)基于Model Code2010中推荐的SFRC本构模型，对盾构管片进行了极限状态下截面的应力应变分析，并对SFRCPS和R-SFRCPS极限承载能力进行推导，提出了新的SFRC管片配筋计算方法。
(2)开展SFRCPS和R-SFRCPS足尺抗弯试验研究，通过对比管片极限承载力理论计算值和试验值验证所提配筋计算方法的正确性；同时详细记录并分析两类SFRC管片受弯破坏过程及结果，得出SFRCPS可满足延性破坏要求的基本结论，但其最终破坏仅由1–2条主裂缝造成，对结构设计不利，而R-SFRCPS在承载能力极限状态下破坏时展现出多条裂缝的有利形式，在裂缝控制上表现较好。
(3)在实验室进行了隧道掘进时的千斤顶集中荷载顶推试验，试验结果表明SFRCPS和R-SFRCPS均可在盾构掘进设计荷载作用下不发生破坏，但SFRCPS较R-SFRCPS更容易产生较宽的裂缝，这说明了R-SFRCPS在阻止裂缝扩展与延伸上表现出更好的性能；试验结果还表明，在两个千斤顶集中荷载作用下，管片破坏分为4个阶段：首先在加载点之间产生初裂，然后在加载点下产生沿管片宽度贯穿的裂缝，接着加载点周围逐渐产生斜裂缝，最后在加载点下的倒锥形型区域内混凝土被压碎而破坏。
(4)用数值软件对顶推试验进行了模拟研究，探究了影响管片力学响应的因素，模拟结果表明，管片尺寸及加载点个数会显著影响管片内部应力分布，当管片弧长不足以使集中荷载沿扩散角传递到管片底部时，管片开裂位置将由底部加载点之间转换到顶部加载点之间，同时管片宽度越低、加载点个数越多则管片越容易开裂。