近年来国内重大引水和调水工程建设迅猛，使得长距离引调水管线的应用不断增多，这种引调水管线通常线路长、流量大，造价较高。随着社会经济的发展，出于安全和节约用地的考虑，原先设计一般置于地面的明钢管被埋设于地下。另外，发展地下管道输送系统也有助于缓解许多地区用地紧张及管道埋设不便的问题。所以说回填钢管的发展是现代社会发展的必然。然而目前水利水电行业中尚无回填钢管的结构设计规范，只能参考国内给排水行业的《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》CECS141:2002、日本《水门铁管技术基准》等规范进行设计，但CECS141规范主要适用于管径小、内压低和埋深浅的管道，对大直径回填钢管的适用性尚待深入研究。
　　本文基于大型三维有限元数值仿真软件ANSYS及ABAQUS，依托某引水发电工程，研究回填钢管的受力特性和管土间相互作用，以及对温度、转弯角度等影响因素进行敏感性分析，分析了在钢管转弯处设置镇墩对回填钢管纵向受力特性的影响和外包混凝土回填钢管的承载特性等。具体内容和成果包括：
　　(1)回填钢管在管空状态下，管顶位置回填土位移量呈现正“U”型分布，管顶覆土沿钢管向管腰两侧滑移；满水状态时，因管道承受内水压力而向外膨胀，管道上方土体位移量呈现倒“U”型分布。管空状态和满水状态下管顶和管底竖向土压力并不完全呈现均匀分布，其分布沿管顶和管底向管腰两侧逐渐减小，管侧土压力大致呈抛物线分布，沿管腰向管顶和管底逐渐减小。
　　(2)对于较长的管道，在钢管转弯处不设置镇墩，且管空状态时，管周摩擦应力在管首断面较大，向下游延伸摩擦应力逐渐减小，然后沿管轴线均匀分布。满水状态时，管周摩擦应力沿管轴线分布呈现两头大、中间小的分布规律。回填钢管虽有小量滑移，但依靠管周摩擦力及转弯处土体的抵御可以保持平衡。当管道较短时，管周回填土提供的摩擦力无法维持钢管抗滑稳定的管段，设置镇墩后管周摩擦应力减小较为明显，且管土间相对滑移减小程度更大，对钢管抗滑更为有利。
　　(3)在线弹性有限元模型下，回填土传递的外压约50%~70%由混凝土承担，内水压力的70%被传递给混凝土承担。满水状态时混凝土因拉应力较大而开裂，从而失去与钢管联合承载的能力，必须进行配筋才能满足要求，因此混凝土实际的承载内压的能力要远小于此线弹性模型下计算的承载比。考虑初始缝隙时，随着缝隙值的增加管道外包混凝土开始出现损伤所需的内水压力增加，但其最终的损伤发展过程与不考虑缝隙时基本一致。当内水压力达到设计值时，缝隙值越大的方案混凝土的损伤程度越轻，混凝土也能承载更多的内压。