钢筋混凝土箱型墩是大跨度梁桥常用的桥墩类型之一,但是其在水平双向荷载作用下的抗震性能和高度超过现行《公路桥梁抗震设计细则》规定的高墩抗震性能都缺乏系统的研究。本文结合箱型墩的双向拟静力试验和箱型墩连续刚构模型的振动台台阵试验,开展钢筋混凝土箱型墩在水平双向荷载作用下的抗震性能研究。主要工作和研究结论如下：(1)进行了对角线、矩形、菱形和圆形等四种双向加载制度对4.8m钢筋混凝土箱型墩模型滞回性能影响的试验研究。其中,对角线加载制度加载过程简单、实施方便、加载路径和加载时间短,能够较好地反映双向荷载作用下箱型墩的破坏特点和滞回性能,适合于钢筋混凝土箱型墩的双向拟静力试验研究。(2)通过14个钢筋混凝土箱型墩的双向拟静力试验,研究不同长细比,轴压比和体积配箍率对钢筋混凝土箱型墩滞回特性的影响。结果表明：1)钢筋混凝土箱型墩以弯曲破坏为主,中低墩试件的破坏区域集中于墩底,部分高墩试件的塑性破坏区域移到变截面以上的位置；2)长细比越大,轴压比越小的箱型墩滞回曲线越饱满,变形能力越大；3)在长细比6.9-13.1的范围内,位移延性系数随长细比的增大而减小,长细比为16.3的墩位移延性系数显著增大；4)长细比较大的墩荷载二阶效应影响更显著,塑性破坏区域更大,但极限曲率显著降低。(3)利用实体单元和非线性纤维梁单元进行钢筋混凝土箱型墩拟静力试验过程的非线性有限元分析。实体单元模型和纤维梁单元模型都能够有效模拟钢筋混凝土箱型墩的非线性性能。其中,纤维梁单元模型计算效率较高,但荷载计算结果普遍小于实测结果。实体单元对结构破坏过程的模拟更为准确,计算结果与实测结果更为接近。(4)结合钢筋混凝土箱型截面弯矩—曲率分析,对水平双向荷载作用下钢筋混凝土箱型墩的延性抗震性能进行研究。通过实测和计算曲率的比较,分析了不同长细比钢筋混凝土箱型墩极限塑性转动能力的计算安全系数取值,提出了钢筋混凝土箱型墩在水平双向荷载作用下抗震性能分析的等效塑性铰长度计算公式,并建立了相应的钢筋混凝土箱型墩延性抗震性能分析方法。(5)钢筋混凝土箱型墩的荷载—位移恢复力模型研究。通过模型试验结果,拟合了极限荷载对应的位移和极限位移与长细比、轴压比和体积配箍率之间的关系,建立了钢筋混凝土箱型墩的屈服荷载、极限荷载以及卸载刚度的计算方法,提出了水平双向荷载作用下钢筋混凝土箱型墩的荷载—位移恢复力模型。结果表明,理论计算和实测滞回曲线较为吻合,该恢复力模型可以为钢筋混凝土箱型墩的抗震性能分析提供参考。(6)对钢筋混凝土箱型墩桥梁抗震性能指标进行了讨论,认为在双向拟静力试验基础上建立的Park-Ang指标能够很好地描述钢筋混凝土箱型墩各种性能水准的破坏状态,初步提出了钢筋混凝土箱型墩梁桥基于性能的抗震设计基本过程。(7)进行了一座墩高3.2m,2跨6m的箱型墩连续刚构桥模型的地震模拟振动台三台阵试验和相应的抗震性能评估。结果显示：1)钢筋混凝土箱型墩连续刚构桥模型地震作用过程中主要损伤特点为箱型墩的开裂,双向地震波作用下墩的应变明显大于相应的单向地震作用引起的应变；2)基于纤维梁单元的箱型墩连续刚构桥非线性动力分析模型能够一定程度上预测其动力响应特点；3)利用考虑双向荷载作用的Park-Ang指标分析结果可以反映箱型墩的实际破坏状态,并对箱型墩桥梁的抗震性能进行有效评估。