本文系国内首次对作为一种新型的混凝土衬砌结构型式--盾构隧道用预应力混凝土管片进行探索和研究的学术论文.文中重点通过模型试验研究,对预应力管片的力学性能和经济性能做了分析与评价.参照现有地铁隧道管片配筋的要求,确定了本次模型试验用管片的配筋量,并配置了模型混凝土.预应力管片的模型试验分为三个部分:第一类试验为大曲率下,预应力筋的张拉试验;第二类试验为,考虑在不同加载位置、不同预应力加载等级情况下的预应力管片的力学性能试验;第三类试验为预应力管片的接头试验.在第一类试验中,通过测量和计算,得出了预应力筋在大曲率条件下的各项损失以及k值和μ值,为下一步预应力管片力学性能的研究奠定了基础.第二类试验研究了预应力管片的不同受力位置,不同预应力吨位对管片整体受力性能的影响,得出管片的开裂以及破坏荷载;提出最合理受力位置;描述管片出裂全过程,分析管径在加载过程中的变化,并对和合理配筋量提出建议.通过第三类试验,研究了不同预应力吨位,不同偏心距以及轴力对预应力管片接头刚度的影响并提出了在一定吨位下,预应力管片的正负转动刚度值,以及刚度计算的经验公式.在上述试验的基础上,还进行了三维有限元模拟,对预应力管片以及钢绞线进行了分析,并与试验数值进行了对比,建立了符合实际的数值模型.此外,还利用两维有限元模拟结果,对管片厚度、孔道位置等因素对预应力管片预应力度的影响做了比较分析.利用现有预应力理论结合地下结构的受力的特殊性,还对预应力管片的设计思路进行总结,提出了设计步骤、构造要求以及简化的预应力管片设计计算公式,为今后预应力管片能用于实际奠定了一定的基础.