本发明属于隧道衬砌技术领域，具体涉及一种大断面马蹄形管片受力特征与结构承载力试验装置。解决了现有技术中没有大断面马蹄形盾构隧道的原型试验装置的问题。本发明的技术方案是：包括数片管片和反力墙，所述数片管片拼装成马蹄形，所述管片上设置有测量装置，所述反力墙位于管片的内侧，所述反力墙中设置有第一预留孔，所述第一预留孔中设置有主动受拉钢绞线，所述管片外侧依次设置有加载横梁和加载纵梁，所述加载纵梁上设置有加载装置，所述主动抗拉钢绞线的两端分别与反力墙和加载装置连接。本发明能够获得大断面马蹄形管片的荷载-变形特性和破坏规律，为以后马蹄形断面设计提供依据，适用于大断面马蹄形管片的研究。