高架桥作为连接城市重要功能区之间的快速道路或专用道路,是城市交通网络的重要组成部分,但由于其特殊的结构形式,在地震发生时,也往往是交通网络中最容易遭到破坏的部分。众多地震灾害调查表明,高架桥的倾塌,往往是由于底部桥墩的最先破坏引起的。现实中最为常见的是钢筋混凝土桥墩,但是其自重大,延性性能差,在地震作用下变形能力不足,往往表现出脆性的剪切破坏。而钢桥墩由于具有质量轻、易于施工、延性性能好的优点,在日本等国家被广泛采用。钢桥墩在地震作用下,容易在底部附近出现局部失稳导致其很快丧失延性性能,因而针对钢桥墩在地震作用下的延性性能研究具有重要意义。本文以延性性能较好的带八根加劲肋形式的圆管截面钢桥墩为研究对象,首先通过参数化分析研究了其在柱顶轴向压力和水平往复荷载作用下的承载能力及延性性能,拟合了计算其极限承载能力与延性比的经验公式。然后研究了带肋和不带肋的圆管截面钢短柱在轴向压力作用下的力学性能,提出了其临界高径比的拟合公式。在此基础上,研究了带肋圆管钢短柱在压弯荷载作用下的延性性能,提出了预测其极限应变的经验公式,为采用基于非线性动力时程分析的梁柱单元模型预测钢桥墩在地震作用下的破坏提供判定依据。主要研究内容及成果如下:(1)对使用修正双曲面钢材本构模型(2SM)的两个钢桥墩有限元模型进行计算分析,将数值模拟得到的柱顶水平荷载-水平位移滞回曲线及柱底的局部破坏模式与试验结果对比,验证了本文所采用的有限元建模方法及钢材修正双曲面本构模型对预测此类钢桥墩的延性性能和变形模式具有较高的可信性和准确性。(2)在试验验证的基础上,建立了不同正则径厚比、加劲肋正则长细比、钢桥墩正则长细比及轴压比的有限元模型,通过参数化分析并整理计算结果发现,随着正则径厚比、加劲肋正则长细比、钢桥墩长细比和轴压比的减小,钢桥墩的极限承载力和延性性能均得到提高,并在此基础上,提出了预测此类钢桥墩承载能力和延性比的经验公式。(3)考虑初始几何缺陷和残余应力影响,对不同正则径厚比的钢短柱进行参数化分析,研究无肋圆管截面钢短柱在轴压力作用下的力学性能,提出了计算无肋圆管截面钢短柱临界高径比的经验公式,并通过与铁木辛柯理论公式及Gao公式进行对比,验证了本文研究方法的可信性和计算结果的准确性。(4)通过设定不同的正则径厚比、加劲肋正则长细比及轴压比等进行参数化分析,拟合了带肋圆管截面钢短柱的临界高径比公式,并在此基础上进一步研究了承受压弯荷载作用下的带肋圆管截面钢短柱的延性性能,提出了预测该类钢短柱在压弯荷载作用下的极限应变经验公式,该公式可为采用梁柱单元模型预测钢桥墩在地震作用下的破坏提供失效判断依据。