摘要：通过使用ANSYS 梁-弹簧模型,结合某大直径深埋TBM 公路隧道管片设计,对不同高度水头下管片结构力学特性进行分析。 得到随着水头高度的增加,管片结构的力学特性主要分为4 个阶段。 第一阶段为拱顶受拉控制。 水头高度为0 ～ 1D,安全系数逐渐减小;第二阶段仍然为拱顶受拉控制。 水头高度为1D～ 2D,安全系数逐渐增加;第三个阶段为拱顶受拉转变为拱脚受压控制。 水头高度为2D～ 4D,安全系数逐渐减小;第四阶段属于管片环拱腰位置受压控制。 水头高度大于4D,安全系数继续减小直到管片破坏。 通过研究管片厚度、混凝土强度等级、配筋量3 个设计因素对管片水头承载能力的影响,提出不同水头高度条件下的分段设计方法：管片处于第一和第二阶段时,增加管片配筋量和管片厚度能显著提高结构安全性;管片处于第三和第四阶段时,提高管片厚度和混凝土强度等级能显著提高管片安全系数和最终的水头承载能力。

关键词：公路隧道 管片 水头高度 力学特性 结构设计 

单位：西南交通大学交通燧道工程教育部重点实验室; 成都610031; 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司; 成都610072