新型管幕工法(New Tubular Roof Method,简称NTR工法,中国定名新管幕工法),是我国引进的新型地下结构暗挖施工技术,首次应用于建造沈阳地铁二号线新乐遗址站风道与主体结构工程,取得了显著的经济效益和社会效益。NTR工法对解决复杂条件下的地下结构建造及对环境要求较高的地下结构施工、超浅埋大跨度地下结构和近接地下结构施工方面有非常广阔的应用前景。本文结合2009年度沈阳大型仪器设备共享服务专项基金项目“沈阳地铁新管幕结构体系测试与服务”与住房与城乡建设部科技开发项目“地下大跨度新管幕结构体系静力承载力与变形性能研究”,以沈阳地铁二号线新乐遗址车站新管幕工程为依托,采用理论分析、数值模拟、以及试验研究等手段并结合现场监测成果,对城市地铁新管幕结构施工力学行为及新管幕肋梁结构受力特点进行了较为全面的研究,主要内容如下：(1)研究密排大直径钢顶管施工过程中的力学行为。密排大直径钢顶管施工是NTR工法的基础,施工中需要顶进多根大直径钢管。本文以有限元数值模拟为手段并结合现场实测数据,以新乐遗址站新管幕工程钢顶管施工全过程为分析对象,系统地分析NTR工法大直径钢顶管施工过程中地表变形的变化规律,对大直径钢管受力特点进行讨论,并分析了不同施工工况等因素的影响。(2)进行了新管幕结构结点模型的静力试验研究。新管幕肋梁结构是采用NTR工法建造的大断面新型地下结构体系,因新管幕结构的特殊性,纵梁与肋环梁通过大量结点相连,因此,结点设计的合理与否直接影响结构的可靠性。因此,本文利用试验方法,研究了新管幕肋梁结构结点的破坏特点及结点极限承载力,重点研究新管幕肋梁结构结点的破坏模式及破坏机理。在此基础上,分析了截面偏移率等因素对新管幕肋梁结构结点力学性能的影响,并根据结点不同破坏特点提出了简化计算公式。(3)进行了局部新管幕结构模型的抗弯性能试验研究。对新管幕肋梁结构基本构件的弯曲承载能力进行静力试验研究。根据试验结果,对不同形式构件的破坏特点及极限承载力等进行了详细的分析讨论。根据分析结果,提出弯曲承载能力计算的简化计算公式,并在此基础上根据不同情况分别给出了相应的处理措施,可作为在实际应用过程中的参考依据。(4)利用数值模拟方法,并结合现场实测结果,进行了开挖全过程的数值模拟分析。以新乐遗址站新管幕工程为原型,以新管幕主体结构施工全过程为研究对象,进行新管幕结构施工过程的三维弹塑性数值模拟分析。主要对其力学状态、内力变化规律、变形特点及在各施工阶段中地层变形特点进行了系统研究。并根据分析结果,总结和归纳出其受力及变形的一些规律性的认识,同时对其主要影响因素进行了分析,为新管幕结构设计施工提供一定参考,并对新管幕工法的推广应用奠定科学合理的理论基础。