盾构隧道一般采用单层管片进行衬砌,为了保证隧道的长期稳定,满足隧道的防水要求,必须保证管片衬砌的质量。盾构管片的受力分析是盾构隧道设计和施工的技术难题。随着盾构隧道日益广泛的应用,盾构管片的上浮和错台问题越来越受到工程界的关注。管片的上浮和错台将导致管片开裂,给拼装带来困难并对防水构成隐患,直接影响盾构工程的正常施工及安全运营。本文以广州狮子洋盾构隧道为工程背景,通过理论分析和数值模拟以及现场考察,对盾构管片的上浮、错台和破损进行研究,分析其影响因素,提出解决措施并建立模型研究施工中管片的受力特征,主要研究内容和成果如下:(1)分析盾构隧道的管片上浮的原因,运用力学原理和数学方法对上浮进行理论分析,得出了管片上浮计算公式,并把理论分析用于实际工程计算;研究表明管片上浮是管片处于隧道开挖和壁后注浆等条件的共同作用,失去抗浮产生的向上的位移,该位移随时间逐渐增大最后也是趋于稳定,并且提出了相应的措施。(2)通过对盾构隧道管片破损错台进行理论分析和数值模拟,得到管片错台的原因是管片约束力不足以抵抗上浮力以致引起差异沉降,并且提出了三种消除错台的措施。对管片纵缝处的错台进行受力分析,得出管片纵缝处的错台与千斤顶的推力,相邻块的摩擦和地层等情况有关,并推导了计算公式。(3)采用细化梁—接头不连续模型,将接头考虑成构造面和螺栓进行模拟计算,并且提出模型的修正因素;取不同的地层,考虑油缸推进,注浆作用以及管片的拼装和螺栓联结对比分析,进一步研究施工中管片的结构受力特征。研究表明,地层、千斤顶推力及偏角、注浆作用以及螺栓预紧力和半径以及管片的拼装方式对管片结构受力有一定程度的影响。