隧道结构作为生命线工程的重要组成部分,一旦遭遇地震灾害,其破坏隐蔽、修复困难的弊端将会造成严重的经济损失。本文采用理论分析和数值模拟手段,对非一致地震动输入下隧道等长线型地下结构纵向地震反应分析方法及抗震性能进行了深入研究,主要工作和研究成果如下:（1）完成了整体式反应位移法的理论推导和一致性证明,给出了根据自由场地震反应确定隧道纵向最不利变形和内力发生时刻的方法,提出了地下隧道结构纵向地震反应分析的整体式反应位移法,可采用静力方法实现成层场地-隧道结构系统地震反应分析。通过与动力时程分析方法比较,证明了纵向整体式反应位移法具有良好的计算精度。（2）结合实际工程数值算例,从计算模型和等效地震作用两方面综合比较了本文提出的纵向整体式反应位移法和《城市轨道交通抗震设计规范》建议的纵向反应位移法,分析了不同方法的误差来源,为工程实践中实用方法的合理选择提供了参考。（3）采用精细化土-隧道结构有限元模型,开展了大空间隧道结构纵向地震反应动力时程分析,证明经典反应位移法中将隧道简化为梁单元的方法不再适用。结合大空间隧道结构纵向地震反应的规律和特点,发展了适用于大空间隧道结构纵向地震反应分析的整体式反应位移法。通过对两种惯性力效应的分析,提出了简化的大空间隧道纵向整体式反应位移法,使得计算分析更为简便和高效。（4）对于复杂场地中隧道结构纵向地震反应问题,提出由自由场地震反应确定隧道纵向地震反应最不利位置和最不利时刻的方法,给出了复杂场地中隧道结构纵向地震反应分析的整体式反应位移法,拓宽了纵向整体式反应位移法的适用范围,更适用于复杂工程场地情况下需对隧道结构设计方案反复调整时的抗震设计计算。（5）研究了P波和SV波作用下隧道结构的地震反应规律,总结了P波和SV波以不同倾角和方位角入射时地下隧道结构地震反应的特点,给出了隧道纵向地震反应中不同类型波的不利入射角范围。