跨海通道集群工程建设通常采用沉管隧道的结构型式，如港珠澳沉管隧道和深中通道等工程。这类长沉管隧道纵向长度达到数千米，通常穿越不同的地层，在地震作用下受到行波效应的影响。根据反应位移法，以港珠澳沉管隧道为原型，建立了包含32个管节接头和33个管节的沉管隧道纵向地震响应理论分析模型。利用Pasternak双参数地基模型模拟纵向变化的地层，利用Euler-Bernoulli梁模型模拟沉管隧道管节，考虑了穿越变化地层的沉管隧道管节接头的受力和变形传递，以自由边界模拟沉管段与两端暗埋段的连接。考虑不同土体区域的弹性刚度、泊松比、密度和剪切波速，确定了与变化土体区域参数和地震波沿结构纵向穿越距离有关的地震波波速、波长、入射角和相位角，完善了穿越变化地层考虑行波效应的分析方法。基于矩阵传递原理，建立了考虑行波效应的穿越变化地层沉管隧道地震响应的解析解。考虑行波效应后，管节接头处的竖向位移差和相对转角显著增大，管节剪力峰值和弯矩峰值分别是考虑行波效应前的1.48倍和1.25倍，接头竖向位移差最大值和接头相对转角最大值分别是考虑行波效应前的37倍和10倍。不考虑行波效应时，会忽视管节受力和变形的相位差异，误判管节峰值受力点和管节接头最大相对变形的位置，导致低估管节的受力和管节接头的相对变形，使设计偏于不安全。

沉管隧道；行波效应；理论模型；管节接头；地震响应