我国是一个地震多发国家,保证桥梁在地震作用下的安全性对人民生命财产安全的保护有重大意义。中大跨度桥梁建设的迅猛发展,桥梁抗震分析方法的研究也成为国内外学术界的研究热点,研究普遍认为,进行中大跨度桥梁抗震分析时需要考虑地震激励的空间变化效应。但目前设计规范普遍采用的反应谱方法不能处理这类问题,时程分析方法因计算量极大也难在工程应用中得到普及,随机振动方法在处理这类问题时理论上有很大的优越性,但因其传统计算方法的复杂性也没有获得实际的工程应用。虚拟激励法突破了计算效率的瓶颈,使随机振动方法引入新的《公路桥梁抗震设计规范》成为可能。 但随机振动方法实际为地震工程界广泛应用,还有不少问题需要解决。例如,如何确定地面作用于结构的输入功率谱,多方向地震问题的处理等等。本文主要是为随机振动功率谱法在修订中的《公路桥梁抗震设计规范》中的应用进行一些基础研究。主要研究了地震动输入功率谱的确定方法,多方向地震作用下结构响应的组合。并且对多维地震分析的虚拟激励法进行了初步研究。本文研究工作包括:(1)基于规范地面加速度反应谱曲线,生成当量的地面加速度功率谱曲线。比较了用迭代修正方法和Kaul方法生成当量功率谱曲线的效果,并对Kaul方法中基于经验的概率参数进行了修正。针对我国规范所适用的所有地区进行了系统对比,并借助于虚拟激励法对多座实际桥梁按均匀地面运动和考虑行波效应分别进行了计算比较。大量数值计算和对比研究表明,Kaul方法在按本文的建议修正参数之后,精度已经比较满意,同时保持了使用特别简便的优点,很适用于实际桥梁的随机抗震分析。(2)新《公路桥梁抗震设计规范》编写大纲中关于地震作用组合的规定主要是依据欧洲规范的规定,这种规定的误差估计和适用性我们并不完全了解。因此有必要对这些“引进”的规定进行检验甚至于修正,才能真正实现符合国情的“洋为中用”。为此,本章结合一些典型的工程实例作了大量的计算分析对比工作,基本弄清了这些规定的适用性和与精确解的误差程度。而且对于在考虑行波效应的情况下,这些条文的可用性进行了适用性检验。研究表明对行波效应情况这些条文的结论并不成立,工程上应按多个方向的地震分别实施计算,然后从中提取最不利响应供设计使用。