滚石灾害已经成为继滑坡、泥石流灾害之后的第三大次生山地灾害，具有分布范围广、发生突然、频率高、大变形、冲击破碎等特征，并伴随复杂能量转化，因此，对滚石灾害的防治一直是近年来的研究热点之一。棚洞工程在众多滚石灾害防护措施当中，凭借其优良性能被广泛应用于实际工程。但目前我国在滚石灾害及其防治方面的研究基础相对薄弱，对棚洞结构的减灾机理仍需明确。基于此，论文针对棚洞结构研究中尚存的问题，系统开展滚石冲击钢筋混凝土棚洞板动力响应理论方法及数值研究，并在此基础上进行棚洞板抗冲切设计及反演分析，进一步为棚洞结构防灾设计提供技术支持。论文取得了如下成果:　　(1)提出了基于弹塑性接触的滚石冲击棚洞板动力响应的一般理论解法　　以弹塑性接触理论和正交各向异性板的动力控制方程为基础，引入Huber近似，构建滚石冲击荷载下棚洞板动力响应公式，提出了滚石冲击荷载下棚洞板动力响应的一般理论解法，并通过有限元数值模拟验证了该方法的准确性。最后基于该理论方法，研究滚石冲击到棚洞板不同特征位置处的响应规律，确定以冲击承载力为依据的最不利荷载条件并非棚洞板中心位置而是在板的边缘，原因与约束条件有关。　　(2)进行了钢筋混凝土棚洞板抗冲切计算　　针对实际工程案例，基于有限元方法得到的滚石施加在棚洞板上的最大冲击荷载，进行抗冲切验算，系统比较了考虑配筋率影响的冲切承载力计算模型相对于我国规范和美国规范的异同，并就滚石冲击力和棚洞板抗冲切承载力的影响因素进行了敏感性分析，为棚洞结构的抗冲切设计提供依据。　　(3)提出了新型棚洞结构形式中金属耗能器的优化设计方法　　提出通过对新型棚洞结构中的金属耗能器进行顶部开孔设计来设置初始损伤的优化设计方法，构建了三维参数化有限元模型，研究了不同初始损伤模式下金属耗能器的破坏模式、冲击力-位移响应关系及其耗能效果。结果表明，顶部开孔可以有效降低初始屈服荷载而不影响其耗能效果。　　(4)滚石冲击棚洞结构动力反演分析方法讨论　　系统研究冲击反演设计方法的共性与特性，将优化问题与计算智能的组合应用范围拓展到棚洞结构的优化设计研究当中，构建出滚石质量及冲击速度等的反演设计思路，为滚石特征预测及结构防护提供理论支撑。