地震是一种非常严重的自然灾害,在最近几十年内,地震时有发生,给人类的生命及财产安全带了重大威胁。桥梁为连接两地的交通方式,当桥梁受到地震作用时,会受到严重破坏,并且会引发次生灾害,使得人员生命安全及财产安全遭受二次破坏。如今,桥梁的截面越做越小,自重也越来越轻,跨越能力却越来越强。钢管混凝土拱桥是一种新型的梁式桥梁,其跨度大、自重轻等优点越来越受到工程师们的青睐,在我国有较多的使用情况。本文以某新建高铁刚构拱桥为工程背景,通过有限元软件MIDAS Civil建模计算,分析其动力特性及地震响应,主要的研究内容如下:1、抗震分析理论及方法介绍。介绍了抗震分析理论的发展历程,抗震分析方法:静力法、反应谱法、时程分析方法以及静力弹塑性分析(Pushover)的基本原理和适用范围。2、梁拱组合体系桥梁动力特性分析。为研究该桥的墩梁连接方式对其地震响应的影响,以MIDAS Civil分别建立“双墩固结”、“一墩固结、一墩支座”两种墩桥连接方式的模型,分别计算其动力特性,并分析其自振频率与振型特点。发现两种连接方式前四阶模态振型特点基本相同,且第一阶振型均为“桥梁纵飘”;墩梁连接方式由双墩刚结变为一墩固结一墩支座后,前十阶频率均有所减小;当同一阶模态所对应的振型均为纵向位移时,两者在该阶模态差值较大;当同一阶模态所对应的振型均为横向位移时,两者在该阶模态差值较小。3、梁拱组合体系桥梁地震作用下反应谱法分析。考虑地震作用的三个方向的组合,设置了六种组合情况。按照铁路桥梁抗震规范,选用多遇地震和罕遇地震的规范反应谱,计算分析两模型拱肋的“拱脚”、“1/4拱”及“拱顶”三个典型截面及桥墩在地震作用下的位移及内力情况。发现两连接方式对大桥横向位移影响不大,对纵向位移影响较大,在地震作用下拱肋横向最大位移均大于纵向最大位移,墩顶横向最大位移均小于纵向最大位移;“一墩固结、一墩支座”连接方式与“双墩固结”相比,拱肋及墩顶纵桥向位移、拱脚纵桥向和竖桥向轴力、桥墩横桥向弯矩均明显增大。4、梁拱组合体系桥梁地震作用下时程分析法分析。同反应谱法考虑地震作用的三个方向的组合,设置了六种组合情况。按照铁路桥梁抗震规范,选用1940,El Centro Site 180 Deg波,将其修正为规范可用的多遇地震加速度为0.02g,罕遇地震加速度为0.11g的两种地震波进行地震响应分析。计算分析两模型拱肋的“拱脚”、“1/4拱”及“拱顶”三个典型截面及桥墩在地震作用下的位移及内力情况。发现墩桥连接方式用时程分析法计算与反应谱法计算得到的结果在地震作用下规律相同。5、梁拱组合体系桥梁地震作用下静力弹塑性分析(Pushover)法分析。用Pushover法对两模型的固结墩的横桥向及纵桥向进行罕遇地震作用下的抗震分析,绘出其能力曲线,并检查是否满足规范的延性要求。发现“双墩固结”和“一墩固结、一墩支座”相比,其延性比更小,结构更偏于安全。