我国是一个地震多发的国家,历次地震造成了大量建筑结构破坏,交通设施瘫痪,给人民的生命财产安全造成了巨大的损失。覆土波纹钢桥涵结构作为一种新型的结构形式,充分发挥了土与结构的相互作用,满足承载能力的同时有良好的变形能力,被认为具有良好的抗震性能。但是关于该类结构自振特性和抗震性能的研究还很缺乏,该领域发展历程较短,还有大量的问题没有解决。本文就覆土波纹钢桥涵的自振特性及抗震设计方法做出了相关研究,主要工作内容如下。(1)开展覆土波纹钢桥涵的自振特性试验。本文以两座覆土波纹钢板拱桥模型为依托,其中1#桥为波纹钢板结构,2#桥为波纹钢板外加混凝土覆层结构。利用微波干涉雷达为测试工具,对模型桥填土施工前的裸拱状态、回填施工中不同填土状态、成桥以及经过自然沉实和加载状态的自振频率进行了测试。研究不同填土状态下,覆土波纹钢桥涵结构的自振特性变化规律,对比分析了回填土和混凝土覆层对结构自振特性的影响。(2)覆土波纹钢桥涵的有限元数值模拟分析方法研究。分别建立2维模型,3维等效平钢板模型和3维波纹钢板模型,将有限元分析结果与裸拱状态的频率实测结果进行对比分析。研究该结构周边土体的有限元分析方法,分别建立土体的实体单元模型和土弹簧模型,将有限元分析结果与成桥初期的频率实测结果进行对比分析。最终确定适用于覆土波纹钢桥涵结构自振特性和抗震分析的有限元数值分析模型。(3)覆土波纹钢桥涵抗震设计方法研究。在确定的有限元数值分析模型的基础上,选用EI-Centro地震波、Taft地震波和人工合成波加速度时程数据对模型桥进行动力时程法分析,并与目前较为成熟的反应位移法计算结果进行对比分析,研究该类结构在地震作用下的动力响应及抗震性能,提出合理的抗震设计方法。