盾构法是用盾构掘进机在地表面以下暗挖隧道的一种施工方法,它的最大优点是不影响地面建筑物和环境,且施工速度快,这种施工方法已广泛用于过河隧道、地铁等地下工程.作为盾构隧道设计和施工的关键内容,隧道衬砌结构的力学行为分析与计算,对于确保盾构隧道结构安全和正常使用具有重要意义.论文结合广州地铁三号线盾构施工项目,应用大型有限元程序ANSYS详细分析了钢筋混凝土盾构衬砌结构的应力、应变与开裂规律,并与盾构衬砌结构的光弹性模型实验进行了对比.论文对衬砌结构几何特征出发,应用三维实体单元,建立三维衬砌结构有限元计算模型来分析结构内部的应力、应变状态及变形破坏规律.三维计算模型中将土体作为结构模型的一部分来考虑,避免了以往数值分析中将隧道作为单独隔离体进行分析时一些假设的不确定性;模型考虑了钢筋混凝土管片与隧道周围土体的弹塑性性质;提出了衬砌结构管片接头的刚度折减模型,定量分析了管片联接对衬砌结构应力、应变状态和变形、破坏规律的影响.与衬砌结构模型实验的对比表明:该文衬砌结构的三维有限元数值分析结果与实验值有很好的一致性.