大跨度拱桥在交通运输网络所起的重要作用及其在国民经济中的地位是无庸置疑的,但由于目前地震分析方法存在的缺陷以及缺乏专门的抗震规范指导导致难以满足工程实际的需求,且地震动的三要素(持时、强度和频谱)具有明显的随机性,因此,把随机振动理论应用到大跨度拱桥地震反应分析是极其有必要的。本文基于随机振动理论,对大跨度拱桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究,主要内容如下:1.阐述了大跨度拱桥地震研究现状与发展,总结了不同地震分析方法的优缺点,分析了随机地震响应分析的可行性与必要性,探讨了不同功率谱函数模型的优缺点并确定功率谱函数模型相关参数,比选合适的加速度功率谱模型作为随机地震动输入,为后续随机地震响应分析作铺垫。2.详细介绍了一致激励下结构随机振动分析的传统方法和虚拟激励法,阐明了随机振动功率谱方法应用于大跨度拱桥随机地震反分析的基本原理,并探讨了考虑行波效应及相干效应求解大跨度桥梁随机地震动力响应的分析方法。在结构动力学原理的基础上,利用地震动作用下的结构运动方程并基于随机振动理论推导了地震动作用下结构随机响应公式。3.在地震动随机过程功率谱模型基础上,结合实际桥型及场地条件选用地震动功率谱模型。建立大跨度拱桥空间有限元模型,并采用随机振动分析方法研究大跨度拱桥在多维一致激励和地震动空间变化下的随机动力响应,具体包括结构的动力特性、反应谱法与随机振动对比分析、随机多维激励、局部场地效应、部分相干效应和行波效应。对于不同地震效应,地震动空间变化特性的影响程度和规律不尽相同,必须区别对待,具体问题具体分析。4.基于随机振动理论,详细分析了随矢跨比、模态数量、场地条件及地震动功率谱模型等参数变化下对大跨度拱桥地震响应影响规律。研究结果表明:不同矢跨比在纵向地震作用下,弯矩地震响应峰值随着矢跨比的增加而增大,轴力地震响应峰值随着矢跨比的增加而减小;随着场地土刚度的增加,地震响应内力呈递减趋势;在选用不同的功率谱函数分析时,结构动力响应差值很大,因此,合理选择加速度功率谱函数模型显得尤为重要。