在土木工程的领域中,拱一直扮演着重要的角色。由于拱的造型优美,承载能力大,过去主要应用于桥梁领域。随着现代科技的发展和新材料的应用,拱越来越多地应用于水利工程、机械工程和航天航空工程等领域中。拱在基础周期振动下容易发生参数共振失稳,导致结构失效或破坏,然其失稳机理尚不明确,设计理论缺失。基于此需求本文开展了基础周期简谐振动下拱的面外参数共振动力失稳的理论和实验研究,主要研究内容如下:(1)提出了用于区别拱面外强迫振动、强迫共振、暂态振动、参数共振等振动状态的波形分析方法。(2)提出了圆弧拱在基础周期激励下面外参数共振失稳不稳定域的求解方法。基于哈密顿原理,考虑阻尼的影响,建立了圆弧拱面外失稳能量平衡方程,构造了Mathieu-Hill形式的平面外动力失稳方程组,求解得到了拱发生面外动力参数失稳的不稳定域。(3)完成了圆弧拱在基础周期激励下发生面外参数振动的激振实验。首先通过“敲击法”获得了不同矢跨比圆弧拱的阻尼比和自振频率,然后通过扫频方法确定了圆弧拱在基础竖向简谐周期荷载作用下的面外失稳临界频率,探明了圆弧拱面外参数共振失稳模态,揭示了圆弧拱面外动力失稳机理。(4)开展了圆弧拱在基础周期激励下面外失稳的参数分析。阐明了基础激振力、结构阻尼比、矢跨比对圆弧拱面外参数共振失稳的影响规律。研究结果表明:(1)圆弧拱振动幅值随着激振力的增大而增大,随着竖向基础简谐荷载的激振频率进入不稳定域,振动幅值先呈指数增长后呈线性增长,当激振频率离开不稳定域的边界激振频率时,圆弧拱的振动幅值快速减小;(2)随着矢跨比减小,圆弧拱的自振频率减小,而不稳定域的域宽增大;(3)随着阻尼的增大,激发圆弧拱发生参数共振失稳的临界激振力增大,不稳定域的域宽减小。