针对交叉盾构隧道在长期运营过程中容易出现振动损伤问题,依托国家自然科学基金项目(51278425),采用理论分析和数值模拟方法,开展了交叉隧道结构振动响应及疲劳累积损伤研究。根据改进的混凝土疲劳本构模型,考虑列车行驶效应,分析含联络横通道结构交叉盾构隧道和近距离空间交叉盾构隧道的疲劳寿命,以及两种交叉隧道结构在不同运营年限的动力响应和累积损伤。主要工作和成果如下:(1)根据现行混凝土设计规范中混凝土单轴本构模型,考虑疲劳损伤导致的混凝土刚度退化、强度下降和疲劳残余应变增加等因素,改进并提出了混凝土疲劳本构模型,该模型适合开展高周列车振动疲劳分析;(2)分别建立了结构交叉和空间交叉盾构隧道两种交叉隧道模型,考虑列车行驶效应,模拟了列车在隧道中行驶的全过程。基于列车首次行驶引起的结构动力响应,采用名义应力法,获得了两种交叉盾构隧道的疲劳寿命;(3)基于改进的混凝土疲劳本构模型,分析了不同运营年限结构交叉和空间交叉盾构隧道的应力、加速度等动力响应特性。结果表明:观测点振动具有明显的阶段性;列车所在主隧道中部位置振动最为剧烈,邻近主隧道振动相对平缓;随着列车运营年限的增加,隧道结构的应力和加速度均有一定程度的增加;(4)采用混凝土塑性损伤模型,分析了在运营不同年限后结构交叉和空间交叉盾构隧道的压致累积损伤和拉致累积损伤特性。结果表明:对于交叉盾构隧道,主隧道累积损伤随运营时间呈两阶段发展特性,而联络横通道累积损伤随运营时间呈三阶段发展特性;主隧道累积损伤主要集中在隧道仰拱位置,而联络横通道累积损伤主要集中在其两侧边墙墙角位置;隧道结构拉致累积损伤大小和范围均大于压致累积损伤,拉致损伤是结构损伤破坏的控制性因素。