随着城市轨道交通的快速发展,城市地下空间也变得越来越拥挤,众多地铁隧道纵横交错,地下铁道在全寿命周期内需要长期承受列车动荷载作用,进而地铁隧道结构因振动产生形变,周围土体产生位移,地面出现沉降,影响地铁运营安全。因此,在隧道立体交叉状态下,分析列车运行时隧道结构及周围土体的动力响应具有十分重要的现实意义及理论价值。本文以天津地铁6号线某区间为工程背景,基于MIDAS/GTS NX建立了隧道-土层三维动力有限元模型,全面分析了隧道立体交叉状态下,隧道结构及周围土体在不同轴重、不同车速以及不同通车方式下的动力响应规律。本文主要工作内容如下:（1）总结前人的研究成果,根据实际工程背景,基于MIDAS/GTS NX建立了隧道-土层动力有限元模型,并对模型进行合理性分析。（2）分析了立体交叉状态下隧道结构动力响应的影响因素,分别计算隧道立体交叉0度、90度在不同轴重、车速以及通车方式下的地铁结构的动力响应。对比分析了不同轴重、车速以及通车方式下隧道结构的加速度、动应力及相对水平位移的变化规律,同时对比分析了不同立体交叉角度下的隧道结构的动力响应。（3）探究了立体交叉隧道在不同通车方式情况下,地铁隧道周围土体的动力响应。对比分析了不同通车方式下隧道周围土体的加速度及竖向位移变化规律,同时对比分析了不同立体交叉角度下隧道周围土体的动力响应。（4）在动力分析的基础上,得到第一次加载时的土体应变,并基于Monismith经典指数模型计算立体交叉隧道软土地基的长期沉降,对比分析了不同轴重,不同列车运行速度下软土地基的长期沉降规律,同时对比分析了不同立体交叉角度下土体长期沉降的差异。计算结果表明:（1）随着车速的增大,隧道结构各点位的竖向加速度随之增大,加速度响应由仰拱中心依次向上减小,车速越快,所产生的高频波衰减越快,对其附近的隧道结构影响越小;隧道结构的动应力响应受车速影响较小,在连接处动应力响应要远大于隧道结构其他部位;不同车速对隧道结构的相对水平位移的变化几乎没有影响,从仰拱中心沿衬砌到拱顶的相对水平位移变化规律基本相同。（2）隧道结构的动力响应受到轴重的影响也较为明显,隧道内各点的加速度峰值随轴重增大而增大,两者近似线性相关,当轴重逐渐增大时,隧道结构的加速度峰值增速变缓;动应力响应也随着轴重的增大而增大;轴重改变对隧道结构的相对水平位移变化非常明显,轴重越大变形越大,边墙的变形受轴重影响最大,拱顶次之。（3）列车通车方式的变化对隧道周围土体竖向位移范围改变较为明显,在立体交叉0度的条件下,相比较于单条隧道通车,多隧道通车时所造成的地面沉降范围约是单条隧道通车的1.5倍。（4）隧道立体交叉90度的隧道结构加速度响应要大于0度,且两者对地面的影响区域不同,0度对地面的影响区域主要在隧道两侧,90度时,地面受影响主要集中在隧道立体交叉所围成的区域,深埋隧道的动应力响应在0度较大,浅埋隧道的动应力响应在90度时较大;不同隧道的相同点位,埋深越深,动应力响应越大;浅埋隧道结构相对水平位移几乎不受立体交叉角度影响,隧道立体交叉角度对深埋隧道结构相对水平位移影响较大;0度时深埋隧道结构两侧相对水平位移变化较90度要小,无论何种角度,隧道结构相对水平位移差曲线整体呈“S”形。（5）列车运行引发的振动在土层中传播出现局部放大效应,且振动在地表与隧道所在埋深处的规律有所异同;在地表,竖向加速度沿水平距离呈现波浪式衰减,而不是简单的单调式衰减,在沿隧道埋深水平距离处,振动在近场（靠近振源处）会突然出现一个波峰或者波谷,在远场的传播规律与振动在地表传播的规律相同。（6）隧道立体交叉90度时,车速增大,沉降逐渐减小,立体交叉0度时沉降规律与之相反;在两种交叉角度下,列车轴重增大,软土地基沉降量随之增大,列车运行速度、轴重对土体沉降影响随着深度的增加而逐渐减小;在地表近场,隧道立体交叉0度所导致的沉降量要大于隧道立体交叉90度时的沉降量,在远场,则相反;地表沉降槽整体表现为0度时“窄且深”,90度时“宽且浅”。