位于高烈度地区的库区上承式拱桥,地震作用时因受到动水压力作用,其地震响应与普通上承式拱桥(无水时)差异较大。工程中,为了减小拱圈跨径或降低工程投资,常以增加拱圈淹没深度为代价,而淹没深度是影响动水压力的主要因素。库区拱桥的地震响应与拱圈淹没深度以及激励方向密切相关,目前这方面的研究较少。本文以永春河大桥为依托,对不同拱圈淹没深度下的库区拱桥作动力特性分析,研究动水压力对拱圈内力、位移的影响规律,并分析库区拱桥的最不利地震响应。本文主要研究内容及结论如下:(1)阐述和对比了常用的动水压力计算理论,并在考虑内域水(拱箱内水体)的影响下,推导出拱圈动水压力计算式。概述有限元和地震时程分析理论,推导得库区拱桥自振特性的求解公式。本文选用Morison方程和欧洲规范计算动水压力,并比较两者的差异。(2)分析不同拱圈淹没深度下,动水压力对拱桥自振特性的影响。分析得出,拱桥自振频率与拱圈淹没深度成反比;当淹没深度超过5f/8(f是计算矢高)后,结构频率降低速率加快,且出现振型对调的情况;动水压力主要影响低阶振型,而对6阶以上振型影响较小。(3)对不同淹没深度下的拱桥作地震激励分析,以研究动水压力对拱圈内力及位移的影响规律。分析得出,当淹没深度小于5f/8时,动水压力对拱圈内力、位移的影响较小;超过5f/8后,欧洲规范计算结果偏小且不合理,应采用Morison方程计算动水压力;对于高烈度地区的深水拱桥,建议拱圈淹没深度小于5f/8。(4)综合分析了地震激励方向、拱圈淹没深度对库区拱桥地震响应的影响,并得到拱圈内力、位移的最不利地震响应规律。分析表明,0°、45°和90°(与拱桥纵轴线的逆时针夹角)均有可能是最不利激励方向,主要依拱圈内力和位移类型而定;拱圈横桥向剪力Fy、弯矩Mz、扭矩和拱顶横桥向位移DY的最不利激励方向为45°,进行设计时可按0°考虑,但需将设计值提高约40%计算。(5)对于高烈度地区的库区拱桥,当淹没深度超过5f/8后,应加强拱脚段的轴心抗压、竖向抗剪以及抗扭能力;加强4L/16截面处的抗扭能力(L为净跨径);加强2L/16、5L/16截面处的横桥向抗弯能力;加强拱顶处的竖向抗剪及抗变形能力。