山区地形多变,特别是河谷场地,跨山区河谷桥梁设计往往选择跨度大和高低墩组合的结构形式,而地震行波效应和地形效应导致的各墩底基础处地震动的差异会使这类桥梁结构反应变得非常复杂。而来自不同方向的地震波的传播和不同形状的河谷地形使得各墩底基础处地震动的差异各不相同,这就导致了桥梁结构反应变得更为复杂。因此,有必要分析这种差异对高墩大跨桥梁的地震反应影响。本文介绍了我国桥梁工程地震灾害特点,总结了桥梁地震破坏形式,简要评述了考虑地震行波效应、地形效应对场地地震动特性和桥梁结构地震反应的影响,以及高墩大跨桥梁多点激励地震反应分析方法等方面的相关研究成果,由此提出了本文的研究目的和研究内容,以对称与非对称的河谷地形场地及相应的高墩大跨混凝土连续刚构桥梁结构模型为研究对象,开展地震行波效应和地形效应对桥梁结构反应特征的影响研究。(1)以对称与非对称两个二维河谷地形场地为研究对象,建立了两个粘弹性场地地形有限元计算模型,利用显式有限元-有限差分方法开展场地地形地震反应计算分析,为后续开展高墩大跨桥梁结构地震影响研究提供地震动输入。分别考虑不同频谱特性的两条强震记录El Centro地震记录和Wolong地震记录作为地震入射波,并选取0°、30°、60°三个入射角度考虑地震波斜入射效应,计算得到了场地地形模型的地表面6个不同观测点(桥台及桥墩基础位置)的地震动加速度时程,并对比分析得到了两场地地表地震动变化特征和规律,包括地震动峰值加速度PGA的变化。(2)构建了高墩大跨混凝土连续刚构桥梁结构模型,考虑墩高对称和非对称两种结构模型和不同频谱特性的地震动输入,采用大质量法开展了桥梁结构反应数值模拟。分别计算了只考虑行波效应和同时考虑行波效应与地形效应两者情况对对称和非对称高墩大跨桥梁结构反应的影响,并进一步对比了对称与非对称桥梁结构对于行波效应及地形效应的敏感性。计算结果表明,地震行波效应及地形效应对桥梁结构地震反应有显著影响,导致对称结构桥梁的反应出现极为不对称性,也加大了非对称结构桥梁的反应的复杂性;地震行波效应及地形效应导致桥梁结构反应的内力改变出现非常不均匀的分布现象,而且与地震波入射方向有密切关系;桥梁主梁反应中高墩中间跨反应的剪力受到影响最大,而桥墩反应中中间的高墩墩底最大剪力和弯矩受到影响较大。跨河谷高墩大跨桥梁结构抗震设计时应充分考虑非一致地震动输入的影响,应对地震波入射方向及其不确定性的影响给予足够重视。(3)开展了只考虑考虑行波效应与考虑地形效应时桥梁结构各主要节点内力地震反应变化的趋势分析。在考虑地形效应时,地震波的入射角度对于地形效应对桥梁结构地震反应的影响程度产生重要影响,垂直输入时桥梁结构地震反应对于地形效应的影响更为敏感,单独考虑行波效应与地形效应均不能完全控制结构的最不利响应,对比发现行波效应与地形效应对主梁各节点轴力的地震反应影响差异较大;地震波的入射角度对考虑行波效应及考虑地形效应对桥梁结构地震反应的影响均有很大影响;在桥梁主梁高墩中间跨处,考虑地形影响的剪力增大幅度明显大于仅考虑行波效应影响的剪力增大幅度,工程实际中应重点关注主梁主跨中的剪力变化;考虑地形效应时,各节点地震反应比仅考虑行波效应时地震反应更加复杂。在考虑地形效应对桥梁结构地震反应影响时应对地震波的输入方向给予重点关注。