城市地下轨道交通是现代大中城市交通中重要的组成部分，在社会生产发展和城市人民生活中扮演着极其重要的角色。国内外多次历史地震都表明，地下轨道交通在大震作用下有造成破坏的现象，且一旦遭受地震破坏，将造成巨大的交通影响和经济损失。而盾构隧道是目前城市地下轨道交通中最常用的隧道结构类型，这类结构由管片在环向与纵向使用接头螺栓进行连接。研究管片与接头的力学性质及其在地震中非线性反应的过程和特点，具有重要的理论意义和实际工程价值。本文使用纤维单元模型对考虑纵向接头的盾构隧道管片圆环进行简化建模分析，得到了盾构隧道简化为梁时等价的力学行为曲线，并利用该曲线分析了盾构隧道接头的非线性对隧道整体纵向地震反应的影响。本文的主要研究工作包括：1.利用纤维单元模型对考虑纵向接头的盾构隧道管片圆环进行简化，考虑混凝土管片和钢制接头螺栓的材料非线性，在建模时分别将接头螺栓与混凝土等效成拉、压纤维弹簧单元，计算得到了盾构隧道简化为梁时等价的能够反映其结构拉压和弯曲的力学行为非线性特性曲线。2.借助通用有限元计算软件对盾构隧道管片圆环和接头进行局部三维实体有限元建模，针对管片与接头螺栓接触区域混凝土的受力状态进行了计算，分析了局部受拉状态下螺栓破坏的可能性。3.总结评价了地震反应位移法中土弹簧参数几种主要计算方法，根据实际隧道工程土层参数资料，对隧道周围土层进行三维建模，考虑大地震作用下土层的非线性特点，计算得到隧道所在土层在大地震作用下等效的土弹簧参数。4.结合之前得出的等效土层弹簧参数和盾构隧道梁的非线性力学行为曲线，对盾构隧道整体弹簧-梁建模，采用隧道纵向反应位移法，分别对结构施加沿隧道轴向的谐波式纵波荷载和垂直于隧道纵向的水平向谐波式横波荷载，计算了盾构隧道在不同地震荷载作用下的结构反应，并研究了管片与接头在地震荷载由小到大加载过程中非线性发生的部位和演化过程，及对隧道内力的影响。