隧道结构作为我国地下基础设施建设的重要组成部分,其全寿命周期安全至关重要。而我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间,地震活动频繁,在强震区修建的隧道工程面临极大的地震安全风险。因此,在隧道结构安全设计中除需考虑周围岩土体的静力荷载外,还需考虑地震动带来的附加地震荷载。对隧道设计者而言,直接有效的隧道地震内力及变形计算方法对隧道抗震设计尤为重要,因此开展关于隧道等地下结构地震响应简化解析方法的研究具有重要的理论与工程意义。目前已有的隧道横截面简化解析方法仅考虑全空间内地震波传播对结构的地震作用,未考虑实际工程中地表对地震波的反射作用,且采用壳理论推导隧道内力势必在某些情况造成较大的误差。本文首先采用时域近场波动有限元方法对几种经典简化解析方法的预测精度进行验证。在总结几种经典简化解析方法优劣的基础上,采用连续介质模型推导了圆形隧道地震响应的新简化解析公式,并进而考虑地震动入射方向,推导了均匀半空间内地震动斜入射下圆形隧道地震响应的简化解析公式。具体的研究内容及结论如下:(1)基于时域近场波动有限元方法,以隧道地震响应的动力数值模拟结果为基准解,对地震作用下隧道内力计算的Wang、Penzien、Bobet和Park四种经典简化解析方法的准确性进行验证。分析了场地类别、隧道埋深、衬砌厚度等因素对四种经典简化解析方法计算精度的影响,探究了各类简化解析方法的适用条件,并分析了经典简化解析方法的误差来源。(2)在对经典简化解析方法误差分析的基础上,基于弹性力学理论,将隧道衬砌视为连续均质的弹性实体圆环并考虑隧道-场地接触面的切向刚度,推导了圆形隧道地震响应新的简化解析解。新简化解析解可较好地反应沿衬砌厚度方向的应力分布情况,与数值模拟结果的对比可知新解析解对隧道轴力、弯矩的预测精度优于经典简化解析解,可以更好的预测剪切波和压缩波垂直入射下隧道的地震响应。(3)基于隧道地震内力的新简化解析公式并结合地震波在弹性半空间的反射规律,进一步推导了剪切波和压缩波斜入射下圆形隧道的轴力、弯矩的简化解析公式,并进行数值验证。斜入射下的简化解析解与数值模拟结果吻合良好,可用于地震波斜入射下隧道地震内力的计算。