水中悬浮隧道作为一种新型的跨越水域的交通结构,在环保和建设成本等方面具有独特的优势,受到工程界和学术界的青睐。然而也正因为这种结构形式的新颖性,人们对其安全稳定性还缺乏足够的认识,目前工程实践上还存在很多问题。本文主要针对水中悬浮隧道断索引起的结构动态响应及失效行为进行研究。从断索的模拟到失效行为的模拟,从考虑波浪荷载到考虑具有行波效应的地震作用,对这种新型结构断索后的动态响应加以详细研究,力图为实际的工程设计提供科学参考依据。　　 本文针对水中悬浮隧道的结构特征,以一种简化的方法考虑流体载荷的作用,建立了水中悬浮隧道的有限元模型。以日本喷火湾水中悬浮隧道设计方案之一为工程背景,研究了波浪载荷下水中悬浮隧道的静、动态力学响应对断索的敏感性。研究表明,断索对水中悬浮隧道结构的动态响应有较大影响,尤其是对管体弯矩的影响较为明显。　　 本文为了更准确地模拟断索效应,提出了全动力自然模拟法。在模拟中,拉索单元的应力应变状态由其受力情况决定,由此模拟出了拉索材料从加载屈服、进入塑性、直至断裂的整个过程,更加符合实际情况。通过拉索断裂判据的引入和结构失效状态的确定,本文分析了波浪载荷下断索导致的水中悬浮隧道的失效行为。研究表明结构在断索导致的失效过程中,出现了“拉链效应”,并且由于“拉链效应”的出现,管体结构在短时间内失效,这种情况值得水中悬浮隧道结构设计者的重视和深入研究。　　 以意大利Messina海峡水中悬浮隧道设计为背景,计算了地震作用下断索发生时的水中悬浮隧道的动态响应,分析和揭示了结构的失效过程,并且研究了断索位置,断索数量,以及地震行波速度对结构响应的影响。研究表明:结构断索出现的位置与地震行波的传播方向有关,并且存在某一范围内的行波波速,当结构有弱索时,会出现断索现象;并且当断索超过一定数量时,结构也会出现“拉链效应”和管体失效。