结构振动控制一直是理论与工程界关注和着力解决的热点问题之一，其目的是减小从振源输入到结构的振动能量或控制振动能量在结构中的传播。将周期结构波传播和局部化理论应用到工程结构设计中，利用结构的禁带和局部化特性控制振动的传播，为结构的振动控制提供了一种新的思路和技术途径。本文结合国家重点基础研究发展计划《城市轨道交通地下结构性能演化与感控基础理论》(No.2011CB013800)，在前人研究工作的基础上，以波传播理论为背景，运用理论分析和有限元仿真相结合的方法，对多耦合周期压电智能梁结构和工程中的周期隧道结构的振动带隙和波动局部化特性进行了系统深入的分析和研究。主要内容包括：　　⑴研究了多耦合周期压电梁的简谐波传播和局部化理论。由于力-电耦合以及轴-弯耦合的影响，使得压电Timoshenko梁的振动控制方程比纯弹性梁的控制方程要复杂的多，运用解析解将会使结构的运算效率大为降低。为此，将基于变分原理的有限单元法和传递矩阵法相结合可得到问题的近似解，并将该结果与解析解结果进行了对比，验证了此方法的精确性。继而利用该方法研究了谐调和失谐周期压电梁中波动的传播和局部化行为，并重点分析了结构几何尺寸和材料特性变化及其失谐等对传播常数和局部化因子的影响。研究表明：对于周期压电深梁，禁带带宽会发生显著变化，应舍弃Bernoulli-Euler梁理论而采用Timoshenko梁理论建立的模型。通、禁带的频率范围可以通过改变结构的参数人为设计，在禁带频率范围内结构的振动能得到有效抑制。结构的失谐度越大，波动局部化程度越显著，因此可以根据不同用途设计不同失谐程度的周期结构，使其发生波动局部化，以减少重要子结构的振动，从而实现振动控制的目的。　　⑵研究了周期隧道的简谐波传播和局部化问题。由黏弹性地基上均匀管梁的纵横向波动微分方程及接头的平衡方程，基于力-位移原理推导了结构中各胞元的动态刚度矩阵。进而利用传递矩阵法建立了相邻胞元间的传递矩阵，结合传播常数分析了谐调周期结构在频域内的波传播特性。将随机失谐参数引入到结构中，根据Wo lf算法，采用局部化因子计算了结构参数对简谐波动局部化特性的影响。同时计算了有限周期隧道结构的振动传输特性。最后，采用有限元仿真对有限周期隧道的变形情况进行了讨论。研究表明：弹性地基上的均匀隧道存在一个截止频率。当波动频率小于该截止频率时，弯曲波的传播始终是衰减的。弹性地基作用使得周期隧道弯曲振动波的禁带频率有所升高，且弯曲振动下第一个频率禁带由弹性地基和结构的周期性两种机制形成。同时，随着失谐程度的增加，局部化现象使得局部化因子在通带频域内逐渐增加，在禁带频域内逐渐降低，且局部化行为在高频段表现得尤为显著。　　⑶研究了周期隧道由恒定移动荷载引起的波传播和局部化。将上述基于力-位移原理的解析动态刚度矩阵法和传递矩阵法拓展至速度域，研究恒定荷载以不同速度移动时均质隧道在动态坐标系下的动态响应、谐调周期隧道在速度域内的波传播以及随机失谐周期隧道的波动局部化现象，并对有限周期隧道的振动传输特性和变形情况进行了计算和仿真。研究表明：恒定移动荷载作用下，弹性地基上的均匀隧道存在一个临界速度。当荷载移动速度小于该临界速度时，弯曲波总是局限在移动荷载附近而不发生传播。周期结构的禁带行为在速度域内同样存在，且第一个速度禁带由两种机制形成：弹性地基的作用和周期结构特有性质的影响。波动局部化现象在相对低的速度区间更为显著。　　⑷分析了周期隧道由简谐移动荷载引起的波传播和局部化。同样利用基于力-位移原理的解析动态刚度矩阵法和传递矩阵法，进一步分析了荷载在不同激振频率和不同移动速度下均质隧道的动态响应，研究了谐调周期隧道在频域和速度域内的波传播及其失谐周期隧道在频域和速度域内的波动局部化，并讨论了有限周期隧道在不同频率和速度下的振动传输和变形情况。研究表明：对于均质隧道，当激振频率大于零时，结构有两个临界速度；而激振频率等于零时，结构只有一个临界速度；且当激振频率大于荷载速度为零时无阻尼隧道的截止频率时，必存在一个为零的临界速度。对于谐调周期隧道，频域和速度域内通、禁带均交替出现；当结构中存在失谐时，波动局部化现象在高频低速度区表现得最为显著。