地下结构特别是隧道工程,一旦受到地震破坏,不但使地下交通陷入瘫痪,还可能导致地面塌陷,严重影响地上交通和建筑物的安全。为确保盾构隧道在地震作用下具有足够的安全性,预先进行地震反应分析具有工程意义。本文以某大口径盾构隧道工程为背景,基于非线性分析软件TDAPIII建立纵向等效连续化有限元模型,利用管片和环间接头串联和协同变形的原理,将隧道的一个管片环作为等效刚度梁进行简化,基于反应位移法在地基弹簧的远端施加强制位移,考虑行波效应影响分析盾构隧道纵向在地震作用下的内力和变形,采用3波平均响应值对盾构隧道的性能指标进行评估。主要工作和结论如下:(1)明确等效连续化模型和TDAPIII有限元软件在盾构隧道建模时的适用性后,通过对比多种拟静力分析方法,确定将反应位移法和TDAPIII有限元软件相结合。基于反应位移法建立简化的纵向等效连续化模型,包括地基弹簧模拟土-结构相互作用、等效刚度梁模拟管片、等效弹簧模拟管环间连接螺栓。(2)采用纵向和横向2个方向加载,考虑有、无行波效应分别施加强制位移,同时结合地基土的复杂性和隧道结构的不对称性,每个方向又分左→右和右→左两种输入方式。比较分析各种情况下的隧道不同材料管片在轴力、剪力、弯矩以及连接螺栓的张开量的差异,分析行波效应和管片刚度的影响。(3)运用基于3波平均结构响应的抗震性能评估方法,对盾构隧道的主要性能指标进行评估。结果表明:本盾构隧道结构整体的抗震性能较好,满足主要性能指标要求。该评估兼顾了经济性,为后续抗震设计工作提供重要参考。(4)在有、无考虑行波效应的地震作用下,盾构隧道的内力和位移相差很大,说明受行波效应的影响比较大;不同刚度管片的地震响应存在较大差异,特别是在两种刚度管片的连接部位,容易因内力和位移的突变而发生破坏现象。(5)对于具有不同刚度管片的盾构隧道来说,精细化的抗震性能分析工作非常重要,但也需要兼顾效率,采用盾构隧道纵向等效连续化模型,能很大程度上简化模型,也能详细反映每个结构管片和连接螺栓的内力和张开量。本研究在考虑行波效应的情况下将反应位移法和有限元理论相结合,并运用了基于3波平均结构响应的抗震性能评估方法,在开展盾构隧道抗震性能研究中具有很好的实用性。