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针对经长期损伤累积作用下的首都地铁隧道为研究背景，基于有限差分方法，探索在运营动载作用下隧道结构的损伤累积效应，引入相关文献提出的刚度折减理论，对地铁隧道结构的抗震性能进行研究，揭示了不同运营阶段的抗震动力响应机理。结果表明，随着隧道结构损伤的累积即刚度的减小，其隧道结构控制点即拱肩、仰拱和拱顶的位移均出现增大的趋势，其应力均表现出不同程度的衰减，其隧道结构周边土体的剪切破坏区域逐渐减小，仰拱位置所承受的内力最大，此处应是隧道结构中易出现应力集中而导致破坏的位置。