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钢筋混凝土管片作为盾构法施工的主要装配构件和永久衬砌,其质量直接关系到隧道的整体质量和安全,影响隧道的防水性能及耐久性能。但是在生产和施工过程中预制钢筋混凝土管片不可避免地会出现管片裂纹、缺棱、少角、钢筋外漏等质量缺陷,不仅给地铁施工过程带来困难,同时对地铁的使用寿命也带来一定的影响。鉴于钢筋混凝土管片存在上述缺陷,本研究依托武汉地铁8号线、11号线的地铁盾构施工工程,开展钢纤维混凝土性能试验研究,旨在提高混凝土的抗压、抗拉和抗折强度,并与地铁管片进行结合,通过MIDAS有限元软件进行数值模拟,探究钢纤维混凝土管片在地铁盾构隧道应用的可行性,其完成的主要工作及得出的主要结论如下:(1)通过采用二次合成法、等体积替代粗骨料法、组成掺入法等三种方法对钢纤维混凝土进行配合比设计,并进行混凝土试件抗压强度与劈裂抗拉强度的试验研究,得出,在选用合理的钢纤维品种和体积掺量的前提下,采用等体积替代粗骨料法和二次合成法两种设计方法配制的钢纤维混凝土,混凝土试件抗压强度在基体混凝土C50基础上提升了一个强度等级,达到CF60的强度指标;在同一配合比情况下,对原材料用量进行比对,等体积替代粗骨料法比二次合成法可节约胶凝材料21%。对于管片生产企业来讲,等体积替代粗骨料法更适合用来进行钢纤维混凝土生产配合比的设计计算。(2)混凝土掺入不同形状钢纤维后与基体混凝土相比较,端钩形钢纤维对抗压和抗拉强度提升更为明显,但端钩形钢纤维彼此之间摩擦力较大,容易缠绕,不利于试块的成型制作;而波浪形和哑铃形钢纤维表面是通过采用压痕处理来增加与混凝土的粘结,对试块成型影响较小,更适宜用于管片的生产。(3)在钢纤维混凝土抗压、劈裂抗拉、抗折强度等均满足CF60的强度指标情况下,将管片厚度由350 mm减薄到300 mm,采用MIDAS有限元软件对钢纤维混凝土管片进行数值模拟分析,并取其最大内力组合对钢纤维混凝土管片进行配筋设计。通过计算钢纤维混凝土管片主筋选用12Ф18+12Ф20,在同一压力荷载下,钢纤维混凝土管片抗变形能力比钢筋混凝土管片提高75%,抗裂能力提高74%,同时每环节约钢筋10.4%,节约混凝土12.8%。