由于沉管隧道在跨江越海时所展现出的优越性,其建设规模不断扩大,在地震作用下沉管隧道常常涉及海水与隧道管段结构相互影响、管段接头稳定性等问题,并且由于水下环境复杂化和不稳定性,沉管隧道结构一旦遭到破坏,其后果将是灾难性的。目前,对沉管隧道进行动力计算分析时,计算中多以二维平面有限元模型研究海水—沉管隧道结构—场地土之间整体的地震响应,但平面有限元模型不能反应沉管隧道结构纵向的地震动响应特性,并且此模型也无法考虑沉管隧道结构抗震的薄弱环节管段接头的影响。本文主要利用数值模拟手段研究了海底沉管隧道的动力响应和相关因素对沉管隧道响应特性影响,主要工作内容如下:(1)通过ABAQUS有限元软件设置了适用于地下结构动力计算时的粘弹性人工边界,并利用子程序完成了地震波等效荷载的输入,通过二维和三维有限元算例,验证了人工边界和地震动输入方法的正确性。(2)为研究地震动耦合海水对沉管结构产生的影响,比较分析了ABAQUS有限元软件对于水的模拟方法,利用子程序UEL对沉管隧道系统表面附加一层用户单元,通过赋予单元质量,从而完成地震作用下海水对结构的动水压力作用。(3)以在建的大连湾海底隧道为研究背景建立了海水、沉管隧道管段结构、接头以及周围土体的动力学三维有限元模型,研究了在横向地震荷载下,海底沉管隧道的一般动力响应。(4)针对地震波形、地震波峰值加速度、埋置深度以及海水深度四个因素对沉管隧道地震动特性影响进行计算,着重以地震动作用下沉管隧道响应位移、加速度和主应力进行分析,总结出沉管隧道纵向和横断面内的动力响应规律。