地震作用下跨越活动断层的桥梁结构存在巨大的破坏风险,近年来的历次大地震中,二十余座桥梁因活动断层穿过而发生严重破坏或全桥垮塌,造成惨重损失。然而,随着交通基础设施的快速发展,跨越活动断层的公路及铁路桥梁不断涌现。目前,国内外针对跨断层桥梁的抗震研究尚处于起步阶段,地震作用下跨断层桥梁尤其是高速铁路桥梁的结构安全及行车安全亟待研究。本文以我国某高速铁路的八跨简支梁桥为研究对象,深入研究了不同强度的跨断层地震作用下桥梁结构与轨道结构的响应特性,对结构安全性进行了评价,基于轨道的水平变形指标对不同速度下的行车安全性进行了评价,并在此基础上对轨道结构进行优化设计。本文主要开展的工作如下:(1)以某高铁八跨简支梁桥为研究对象,基于OpenSees平台建立了线桥一体化模型,并利用Abaqus软件对模型的合理性从结构自振特性层面进行了验证;对比分析了考虑轨道约束与否对桥梁结构自振特性的影响。研究表明,轨道结构提高了高铁简支梁桥的整体刚度。(2)引入跨断层地震动合成新方法,分解得到近断层脉冲型地震动的高频成分、主脉冲与次要脉冲,采用人工速度脉冲模拟模型生成主脉冲,合成得到不同地震动水平下的跨断层滑冲效应地震动。(3)定义了桥梁结构、轨道结构不同构件的损伤状态,采用非线性时程分析方法,对支座、桥墩、轨道滑动层、侧向挡块、CA砂浆层、剪切钢筋及扣件等构件在多遇、设计与罕遇地震下的响应规律及安全性进行计算分析。结果表明,断层跨及其邻跨的地震响应最大,面临很大的破坏风险,同时震后还存在相当比例的残余变形。(4)研究了多遇、设计与罕遇地震作用下轨道的水平变形规律,基于轨道错位、平行转角与折转角等3个指标对不同行车速度下列车的行车安全进行量化判定。结果表明,多遇地震下,轨道水平变形满足各速度工况下行车安全要求;设计地震下,仅在列车速度100km/h的工况下,能够保证行车安全需求;罕遇地震下,各速度工况下断层跨及其邻跨均不能满足高铁行车需求。(5)研究了侧向挡块数目与剪切钢筋数目对滑动层、CA砂浆层横向变形的影响,并讨论了其对改进轨道水平变形的作用。结果表明,增加侧向挡块数目有利于避免滑动层发生过大变形,并提高了轨道的行车安全性,其对CA砂浆层变形影响较为复杂,总体有减小趋势;增加剪切钢筋数目有利于减小CA砂浆层变形,但其对轨道水平变形影响不大。