随着地下交通的建设,盾构隧道朝着长度增加、埋深加大,以及隧道断面形式多样化的趋势发展（尤其是矩形及类矩形截面）,这些场景使得作用在盾构隧道衬砌上的水土压力急剧增加,进而对结构产生较大的内力。复合管片具有强度高、刚度大、延性好和耐久性优良等特点,能够更好的满足上述发展趋势,在制作加工过程中由于焊接高温及混凝土压注的作用,会引起较大的残余应力和变形,进一步影响管片的承载力、尺寸精度、拼装精度、防水性能和生产成本。本文采用理论分析、数值模拟及模型试验的方法,首先对平板焊接及L型焊接,进行了温度场、应力场及位移场的数值验证;其次,利用ABAQUS建立三维数值模型,对剪力键的焊接进行了动态模拟,分析了特征点的温度场分布、残余应力分布及变形特征,之后进行了焊接残余变形的试验研究,并对双椭球型热源的熔宽、熔深、熔长参数的敏感度进行了分析,总结了各参数的影响。然后分析了焊接顺序、环境温度以及拘束条件对接头板焊接的影响。再次,建立了混凝土浇筑模型,采用荷载-结构法,分析了板件的应力及变形情况,并进行了存在焊接初始缺陷的压注分析。最后,以单个剪力键为研究对象,对抵抗钢板与混凝土之间的掀起破坏进行了剪力键拉拔性能的分析。本文的研究结果表明:在复合管片焊接时,对存在剪力键的面板焊接,可通过施加反变形的方法减小构件的焊接变形,设置本文的支撑对于变形量的控制有明显的改善作用,与无支撑状态下的焊接相比,接头板的最大变形量减小60.3%,主桁梁的最大变形量减小62.3%;焊接热源的形状参数会直接影响椭球模型内部热流密度的分布,热量输入相同时,随着各参数的增大,曲线的温度峰值呈减小趋势,熔宽影响下的温度梯度平均值约为熔深影响下的1.4倍;不同焊接顺序下的残余应力变化规律大致相同,但应力峰值和应力分布会发生变化,6种工况下接头板宽度方向最大变形量相差0.056mm,板厚方向最大变形量相差0.090mm;环境温度的变化与温度峰值的变化基本呈线性相关,施加拘束会在一定程度上减小构件的焊接变形,但同时可能增大构件内部的残余应力,在相距500mm～700mm范围内设置此拘束时,面板内的应力分布较为均匀,同时可对焊接变形起到控制作用;对于存在焊接残余应力的构件,施加压注后构件内部仍然存在残余应力,但与压注前的残余应力场相比,原来的高拉应力有所下降,同时残余拉压应力的分布更为均匀。本研究对复合管片成型工艺以及在工程中的推广与应用提供参考依据,具有重要的工程实际意义和良好的应用前景。