如何合理估算盾构隧道的地震响应，一直是业界和学界关注的研究热点。相较于横断面地震响应，盾构隧道的纵向地震响应更为复杂。将盾构隧道视为Winkler地基上的Timoshenko梁，考虑轴力影响，包括残余轴力和纵向地震附加轴力，提出纵向与横向地层位移共同作用的理论计算模型，并通过有限差分方法求解盾构隧道纵向地震响应。依托常规6.2　m级错缝拼装的盾构隧道进行算例验证，考虑轴力影响使得盾构隧道整体刚度得以提高，内力与变形响应均有所减小；若不考虑轴力影响，则可退化为传统计算方法。进一步地，通过参数敏感性分析探讨了隧道残余轴力、地基反力系数、地震波入射角及波长对盾构隧道纵向地震响应的影响规律。结果表明：残余轴力越大，等效梁整体刚度提升越大，盾构隧道地震响应越小；且入射角小于45°时，残余轴力对隧道地震响应的影响更加显著。地基反力系数越大，隧道整体挠度和环间局部非连续变形均越大；波长在20～100　m范围内的地震波更容易导致隧道环缝间发生较大的张开和错台。以上研究成果可为盾构隧道纵向抗震设计提供理论支撑。