随机地震作用下桥梁结构的动力响应一直是研究的热点问题。地震动为典型的非平稳过程,在时域、频域内均展现出显著变化。而既有桥梁抗震分析通常考虑了时域内的非平稳特性,对频率内非平稳特性的影响研究不足。因此,本文利用既有地震记录,借助于小波变换方法识别出地震动非平稳特性,继而考察对大跨度桥梁动力响应的影响,具有十分重要的理论和实际意义。本文主要研究内容和结论如下:(1)对基于连续小波变换、S变换进行激励非平稳特性提取的理论进行了综述,编制了基于Morlet小波、广义谐小波、S变换的地震动演变功率谱识别程序,并进行了数值验证。结论如下:三种识别方法具有良好的频域识别效果;Morlet小波方法能够得到最优结果的常系数矩阵为15阶;Morlet小波与S变换在时间域识别效果较差;故最终推荐广义谐小波作为地震动演变功率谱识别方法。(2)介绍了考虑地震动完全非平稳特性的Priestley谱模型以及空间变异性模型,利用虚拟激励法实现多点、多维随机地震动施加到桥梁结构的步骤。(3)建立某自锚式悬索桥有限元模型,进行了模态分析;利用基于广义谐小波基的小波变换识别出的三条实际地震动时程(调幅后)的演变功率谱;采用虚拟激励法计算了各控制截面、节点的动力响应演变功率谱及方差;分析结果表明地震动非平稳特性差异造成了的桥梁动力响应峰值变化近20%。