我国对于盾构隧道的加固尤其是运营后的维护经验尚浅,加固体系并不完善。针对上述问题,本文提出了一种超高性能混凝土(UHPC)加固盾构隧道管片的新方法,并通过开展UHPC加固偏压短柱试验、数值模拟的方法,探究了该方法加固管片结构的力学特性,为研发高效、耐久、适用性强的盾构隧道加固新方法提供了新的思路。主要研究成果如下:(1)基于管片主断面的受力特性,开展UHPC加固偏压短柱试验,探讨了偏心距为e=0.5 h和e=0.8 h两种荷载条件下,加固层厚度为4~6cm的偏压短柱的承载力、刚度、延性以及裂缝开展情况,从而分析加固效果,结果表明:当原结构受力状态处于大偏心受压状态时,采用UHPC对结构受拉面进行加固,结构正截面极限承载力能提高38.2%至108.1%,并有效控制裂缝的开展。(2)通过数字图像相关(DIC)测量方法监控结构加载过程中加固界面的变形,从而探究了在轴力和弯矩组合荷载条件下UHPC-普通混凝土的协同工作性能,分析了加固结构的裂缝开展规律。结果表明:UHPC加固层与原混凝土结构粘结良好,承载过程中不会发生粘结面破坏。(3)基于UHPC加固偏压短柱试验结果进行参数反演,建立起ABAQUS有限元三维数值模型,分析不同UHPC加固层配筋率、不同加固位置对偏压短柱加固效果的影响。结果表明:采用UHPC加固偏压结构受拉区,能较大提高截面刚度,却会降低部分延性;而当加固偏压结构受压区时,不仅能提高截面刚度,还能有效提高结构的延性。在结构极限承载力方面,相同的加固层厚度,在受压区加固的承载能力提升效果不如受拉区加固效果明显。(4)在UHPC-普通混凝土复合断面的受力特性的基础上,建立UHPC加固盾构隧道整环管片有限元模型,研究UHPC加固整环管片的受力特性,分析其承载力破坏失稳模式,进一步探讨不同加固层厚度的加固效果。结果表明:UHPC加固整环盾构隧道管片能有效控制管片变形,解决隧道管片的开裂问题,加固层厚度为3~10cm时承载力能提升约30.1%~103.1%。