桥隧相连工程可以很好的满足地势险峻、高山峡谷众多的复杂地形,因而在国内外得到了广泛应用,尤其是在我国西部山岭地区应用较多。根据中国地震台网中心资料显示,中国目前仍处于7级强震活跃时段,而地震主体地区仍为我国西北及西南地带,尤其是自2008年汶川地震后,周边地震活动呈现继续扩散的趋势。洞口如咽喉,在地震作用下,隧道洞口段的震害和次生灾害频繁发生,故洞口段的抗震设计成了重中之重。我国西部黄土地区沟豁十分发育,地表较为破碎,黄土边坡也往往具有较陡的坡度,基于黄土地区工程地质条件复杂和强震持续活跃的背景,该地区的隧道工程更容易受到地震作用而破坏;然而由于地下结构抗震理论发展滞后,地震现场原型数据缺乏,有关桥隧相连结构的地震动力特性研究相对较少。针对上述问题,本文依托国家自然基金项目(41562013)“考虑边坡进洞高程的黄土隧道洞口段动力响应特征及抗震技术研究”,结合宝兰客专实际工程,通过有限元数值模拟计算及大型振动台模型试验对桥隧相连工程中黄土隧道洞口段地震动力响应特性及抗减震问题进行了系统研究,主要研究工作及成果如下:(1)在讨论隧道洞口段抗震设防措施和桥隧相连工程应用的基础上,分析了桥隧相连工程的病害损伤及安全隐患的影响因素,详述了桥隧相连工程中隧道洞口段的震害类型及受力特点。(2)利用有限元分析软件Midas GTS/NX模拟分析原型桥隧相连结构在地震作用下的坡体及衬砌结构位移、加速度、主应力等动力响应特征。研究表明:边坡位移及加速度响应沿着坡高呈现一定的放大效应,且在坡顶附近达到饱和;边坡体最终会沿坡高产生弧形滑裂面,并在坡面产生层状开裂;隧道衬砌的动力响应与洞口轴向距离呈逆相关,地震主要作用区域为距洞口5倍洞径范围;桥隧相连结构会影响隧道洞口段的地震动响应的分布,并导致隧道洞口拱顶部位产生应力集中现象,但不改变隧道衬砌加速度、位移及主应力随洞口距离的变化趋势。(3)结合相似理论及边界条件的分析,探讨了振动台模型试验的设计过程,并通过一系列室内试验确定模型试验的材料配比及其物性参数,研制了试验所需的模型结构、设计测点布置方式、选定地震波及加载方案,并成功完成大型振动台模型试验。基于桥隧相连结构在振动台试验中的破坏全过程,进一步研究了桥隧相连工程中黄土隧道洞口段不同方向的地震动力响应特征及其变化规律,探讨了坡顶边界效应对加速度响应的影响,并提出竖直向加速度突增可作为振动台模型开始破坏的判断依据;通过分析地震波持时与频谱特性表明:隧道洞口段边坡土体对靠近其卓越频率20Hz以内低频地震波放大作用,对大于20Hz的高频波具有滤波效果;加速度峰值所需地震波持时约为18~30s,且地震波持时主要与地震波强度有关,与地震波加载方式和围岩位置无直接关系,当坡体趋于破坏时其各方向的坡面加速度峰值所需的时间会越来越小。(4)结合模型试验和模拟计算结果,探究了桥隧相连工程中桥-隧-坡在洞口段的相互作用及其破坏机制,根据隧道抗减震技术要求,提出了桥隧相连工程中黄土隧道洞口段的抗震设防长度及防护要点。