伴随着国家公路网线的建设,为了大大缩短行车路线,节省运输成本,使用公路隧道连接高级公路几乎是无法避免的现象。可是中国位于地震频发、有多个地震带的地区,一旦因为地震荷载作用,出现了公路隧道结构倒塌的现象,后果将不堪设想,因此,公路隧道结构的地震响应数值分析具有重要的经济和政治意义。近些年来,计算机和大型有限元软件的发展,为进一步的研究提供了有利的条件。依据对隧道结构地震响应数值分析研究现状的认识和了解,结合工程实际及隧道结构优化的需要,本文使用LS-DYNA有限元软件进行数值模拟,主要对天子庙隧道的地震响应进行研究。获得的主要结论如下:(1)由于二衬的限制与保护,初衬所受应力小于二衬;由于二衬与初衬的限制以及锚杆的加固,等代层(加固区)所受应力明显小于衬砌。(2)隧道右线的有效应力略大于左线。右线南洞口附近有效应力较大。(3)洞口附近边墙、底板受到的有效应力大于顶板。隧道中部则一般是底板有效应力较大。(4)随着地震荷载方向由与隧道长轴方向垂直,变为与隧道长轴方向平行,隧道所受最大有效应力以及最大有效塑性应变均在逐渐增大。(5)当地震波加速度方向一定的时候,随着地震波加速度大小的增加,隧道二衬所受到的最大有效应力在不断增大。(6)数值分析所得的以上结果与收集到的文献、数据资料是比较吻合的。(7)警惕隧道口附近隧道边墙和底板的破坏,另外在隧道口往往还伴随有洞口附近高陡边坡的破坏。隧道破坏往往是隧道边墙衬砌破坏导致隧道发生塌方。(8)地震荷载大小为PGA=0.2g,方向为x方向、y方向、xy角平分线方向时,隧道最大有效应力分别为2.66MPa、2.92MPa、2.73MPa,都小于能够对隧道的衬砌造成破坏的限值。所以,此时隧道是安全的。