地震灾害具有显著的随机性、非平稳性、序列性和空间变异性,是破坏效果最强的自然灾害之一。高耸结构、桥梁结构、网壳结构、地下管网结构等重大工程结构在服役期间极有可能会收到地震灾害影响。因此,如何保障重大工程结构在地震灾害作用下服役性能与效果,是土木工程领域中研究的重点。迄今为止,各国抗震设计规范大多基于主震编写,忽略了地震动的序列性,这将导致结构在序列型地震动作用下无法满足抗震设计要求,造成进一步损失。因此,合理地构建序列型地震动间的关系,并进行建模,是对重大工程结构合理抗震设计和结构动力反应分析的基础与前提。目前,经典的Monte Carlo方法已经广泛地应用于随机动力灾害的建模中。然而,该方法存在着两大待攻克的难题:第一,Monte Carlo往往需要高维的随机变量,以达到令人满意的模拟精度,这将导致样本数量过高,严重影响了结构动力响应分析的计算效率;第二,Monte Carlo本质上属于随机抽样方法,生成的样本不具有赋得概率,无法获得完备的概率信息,因此难以对大型工程结构进行精细化的动力响应可靠度分析。鉴于此,本文在经典随机过程以及随机向量过程的模拟方法基础上,引入了随机函数-降维模拟方法,仅需1-2个随机变量数量即可在概率层面上高效模拟地震动过程与地震动向量过程。进一步,降维方法可与概率密度演化方法相结合,为随机地震灾害作用下工程结构的动力反应及抗震整体可靠度精细化计算分析提供有效途径。本文着重研究地震动的序列性,基于降维方法实现了主余震型地震动过程和主余震型地震动随机场的建模,并以高墩大跨刚构桥作为研究对象,采用概率密度演化方法对进行了地震动力响应和可靠度分析,为复杂工程结构在主余震型地震动作用下的抗震优化设计奠定基础。本文的研究内容如下:（1）详细推导了非平稳（向量）过程的传统模拟方法,并在此基础上引入了正交随机变量的随机函数约束,克服了传统Monte Carlo方法的桎梏,实现了非平稳（向量）过程在概率层面的高效模拟。（2）本文以实测强震记录作为理论依据,根据特定条件严格筛选实测主余震强震记录,并进行基线校正、高通滤波、能量截取等一系列处理,以使研究结果更加合理。（3）建议了传统演变功率谱模型参数的一体化识别方法和分离识别方法,并对实测主余震强震记录进行参数识别。根据参数识别结果,分别从确定性关系层面,数据驱动层面和概率层面构建了主余震间的参数相关结构,并将主余震型地震动看作两个独立的随机过程,利用谱表示-随机函数方法,实现了主余震型地震动过程在概率层面的高效模拟。（4）基于实测主余震强震记录,构建了主震和余震间的迟滞相干函数模型,将主余震型地震动看作一个向量过程,采用本征正交分解-随机函数方法,实现了主余震型地震动向量过程的一体化降维模拟。进一步,将空间相干函数模型和主余震迟滞相干函数模型相结合,进一步实现了主余震型地震动随机场的降维模拟。（5）以高墩大跨刚构桥作为研究对象,采用ANSYS构建桥梁模型。以人工生成的主余震型地震动随机场过程作为地震动输入,结合概率密度演化方法,对结构进行精细化的随机动力响应分析和可靠度研究。