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钢筋混凝土管片裂缝是影响隧道结构安全、耐久和美观的最主要因素,论文针对地铁隧道管片裂缝,深入分析了管片结构的损伤机理,基于隧道管片在初期微细裂缝,研制具有强度高、收缩小、固化快、可灌性强等优点的高性能修补材料,对管片不同部位裂缝修复;同时针对管片体积庞大,试验操作困难等特点,采用倾角梁和板来模拟管片裂缝修复加固前后的力学和疲劳性能试验,最后采用有限元软件对试验进行数值计算,论文的主要研究内容如下:（1）针对不同地段地铁混凝土裂缝特征进行调查分析,探寻开裂和渗漏原因,通过试验研究和理论计算探讨了地铁隧道在施工期混凝土管片开裂机理。（2）针对地铁管片纵向结构裂缝,基于环氧树脂类修补材料性能特点,研制了水性环氧树脂高性能修复材料,采用扫描电镜、红外光谱仪和X-射线衍射分别测试了不同聚灰比修补材料的微观孔结构,测试了其粘结、抗压与抗折强度、耐久性、膨胀与收缩率。当聚合物固聚比为0.5,流动性最佳,凝结时间最短;聚合物修补后砂浆或混凝土基体具有较高粘结强度,混凝土基体28天粘结强度提高10%-40%,砂浆基底提高10%-30%;环氧聚合物修补材料在潮湿环境下的粘结强度较干燥状态下要小;掺环氧聚合物修补材料的收缩率较普通砂浆要小,且随聚合物掺量增加,收缩率减小;聚合物改性修补材料抗硫酸盐性能较普通砂浆普遍提高35%-55%;从孔结构分析得到掺环氧聚合物修补材料的总孔体积及平均孔径均比普通水泥净浆要小。（3）针对管片微小的非结构性裂缝,研发了丙烯酸共聚乳液改性修补材料,论文研究了不同聚灰比修补材料流动性、抗折、抗压及粘结强度,通过研究发现聚灰比和砂灰比对修补材料的凝结时间影响不大,随聚灰比增大,修补材料抗折强度逐渐减小;丙乳聚合物修补后的砂浆或混凝土基体具有较高的粘结强度,在潮湿状态下粘结强度小于干燥状态下的;丙乳改性修补材料随掺量增加,收缩率逐渐降低;修补材料的抗氯离子渗透能力均比普通砂浆要强,抗硫酸盐随聚灰比增大呈先增大后减小;研究发现丙乳参与水化反应,使结构更加密实;孔结构分析发现掺加丙乳,有害孔明显减少。（4）采用混凝土倾角梁和倾角板模拟管片,用环氧树脂改性修补材料（HPM）和HPM与GFRP共同修复加固的方式,研究了修补材料对不同配筋率、不同截面形式试件修复加固前后力学行为,得到HPM、HPM加GFRP布修补加固后试件二次开裂位置均不在原来位置,说明HPM与混凝土基体有很强的粘结性,同时HPM加GFRP布修补板试件更能充分发挥GFRP布抗拉强度大的优势,HPM修复后,试件L12、L14、B12和B14开裂荷载分别提高了11%、13%、11%和18%;对于同类型试件,配筋率越高,提高的越明显,HPM和GFRP布复合加固后,L12、L14、B12和B14开裂荷载分别提高了39%、33%、22%和36%,极限荷载分别提高了8.3%、4.4%、5.9%和10.5%;HPM加固梁试件后延性均有一定程度降低,且配筋率越大,降低越明显;而对于板试件而言,延性变化不大。（5）采用HPM加GFRP布对倾角梁和倾角板修复,研究了修补材料对管片加固前后疲劳性能和剩余承载力,研究结果表明,修复后试件PB12-2疲劳应力水平为0.74,疲劳寿命较未加固试件PB12-1提高了90.7%;修复后PB14-2疲劳应力水平取0.77,疲劳寿命较未加固试件PB14-1提高了150.1%,HPM加GFRP布加固对配筋率较大的板疲劳寿命提高更为明显;加固材料能抑制试件刚度下降和混凝土损伤,对配筋率较低的倾角梁改善较大,试件加固后疲劳0.5万次后的跨中位移较加固前要小,其中PB14-2表现明显;加固初期,加固材料对各试件有保护作用;梁试件配筋率越大,试件剩余承载力越大,疲劳试件延性较静载试件延性要好。（6）采用有限元软件对倾角板进行计算,验证有限元计算合理性,得到计算结果与试验值基本吻合,在此基础上增加了HPM加2层GFRP布（B12-4）和HPM加1层CFRP布（B12-5）加固方式数值计算,在40KN前B12-4和B12-5荷载位移曲线基本重合,在此之后,B12-5刚度较B12-4要大,且B12-5的极限承载力提高幅度最大;B12-2至B12-5的塑性应变有效峰值差异值较B12-1分别降低了6.2%、12.4%、40%和26.5%,说明HPM+2GFRP布加固后的试件稳定性最优。（7）采用有限元软件对简支板、倾角板和管片试件进行了计算,结果显示简支板和倾角板的极限荷载分别是管片的91.7%和101.7%,延性分别为96.9%和102.2%,且倾角板有效塑性应变接近管片,表明倾角板模拟管片更接近管片实际受力情况,加固后简支板和倾角板承载力分别是加固后管片82.6%和84.1%,延性分别为90.0%和86.1%。