钢拱结构在工程建设中应用广泛,其稳定性计算往往是设计中的关键环节。现有研究多关注拱的静力稳定性能,少数涉及拱动力稳定性能的研究又多是进行动力响应分析,而对拱的动态稳定临界状态这一关键问题研究不足。本文基于能量原理,推导并求解了拱的动力响应方程,提出了拱的动态稳定临界状态能量判据,得到了动态稳定临界荷载,并使用有限元方法对拱的动态屈曲进行全过程跟踪,验证了能量判据的合理性,为拱的平面内动态稳定判定建立了可行的分析方法。首先,基于能量原理推导了弹性实腹拱动态响应方程,通过分析动态稳定临界状态系统能量特征,提出动态稳定临界状态系统动能为零的假设,得到了集中突加荷载作用下,临界状态时拱的动态响应半解析解。又使用有限元方法求解拱的动态失稳过程,获得动态稳定临界状态。对能量法解析解和有限元解获得的动态稳定临界荷载进行比较,发现二者吻合较好,验证了能量方法的正确性。同时,确认了动态稳定临界状态系统动能占比很小,验证了临界动能为零这一假设的合理性,并揭示了能量原理的本质是拱在动态稳定临界状态与静力平衡相应位形应变能的相似性,为之后的工作奠定基础。随后,将该方法延伸到弹性拱的刚体冲击问题中,利用应变能的相似性,提出冲击下弹性拱的动态稳定临界应变能与静力不稳定平衡路径上荷载为零的点的应变能具有可比性,有限元算例分析结果表明二者能够较好吻合。弹性拱的刚体冲击研究,一方面从应变能角度进一步验证了能量方法的正确性,另一方面从能量输入的角度为冲击下弹性拱的动态稳定状态提供了一种可行的判定方法。接着将能量原理应用于弹塑性拱的动态稳定研究中,在突加荷载工况中,使用有限元方法获得拱的动态稳定临界荷载数值解,并求解该荷载水平作用下相同尺寸拱的静力平衡弹性应变能,发现所得静力平衡弹性应变能可以作为该尺寸拱动态稳定临界弹性应变能一个精度较高的估计。在刚体冲击的模拟分析中,把冲击作用下拱运动到极限位置时两侧塑性铰恰好形成作为动态稳定临界状态,对比发现该时刻的弹性应变能亦与能量原理获得的静力平衡相应状态弹性应变能十分接近。研究结果表明,对于弹塑性拱依然可以从弹性应变能的角度利用能量原理,判断其动态稳定状态。之后使用有限元方法,通过分析格构式钢拱整体与局部弹性应变能特征,考察了格构拱稳定性对动态激励的敏感度,以及局部杆件稳定性对格构拱整体稳定性的影响。最后进行了格构拱与实腹拱的缩尺模型冲击试验,从材料屈服位置、整体失稳形态及拱顶位移情况等方面与有限元数值分析结果进行对比、分析,验证了本文使用分析方法的正确性。