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设计了一种探究“管片-自密实混凝土(SCC)-钢管”叠合式衬砌结构横向力学行为与变形特性的大型足尺试验方法,初步揭示了叠合式衬砌结构在非均匀外载下的变形及力学响应规律;结合三维精细化有限元模型,探讨了栓钉布设、衬砌类型、侧压力系数等因素对结构承载机理的影响.结果表明:在非均匀外载作用下叠合式衬砌的环向应力相比分离式衬砌较小,变形呈现“横椭圆”模式,且随荷载非均匀性增加,其变形规律越显著;栓钉布设有效地增强了钢管-SCC的界面性能,但对结构环向应力影响甚微.