高墩刚构桥因桥墩高柔、上部结构质量大,形成抗震不利体系,其抗震安全性问题受到广泛关注。安装减震装置和实现抗震体系优化被视为提高结构抗震性能的有效途径。因此,探究随机激励下高墩刚构桥结构优化和阻尼器参数优化具有重要意义。论文首先探讨了考虑墩柱滞回特性的高墩和高墩刚构桥随机响应规律,进而探究了非平稳随机激励下高墩刚构桥考虑桥墩塑性的桥墩刚度分布优化以及采用调谐惯质阻尼器（TID）减震时的优化设计。主要研究内容和结论如下:（1）基于欧拉梁理论推导了用于模拟梁单元弯矩-曲率演变关系的具有刚度和强度退化效应的Bouc-Wen数值模型,结合等效线性化法,建立了用于高墩随机响应分析的状态空间方程,实现结构随机响应求解;探究了场地类型、地震峰值加速度和频谱特性对高墩随机响应的影响,表明低频强震作用显著增大墩底截面曲率,同时激发高阶阵型的影响,使墩底和墩身中部均出现塑性铰。（2）为考虑上部结构和相邻墩柱约束的影响,建立了用于高墩刚构桥随机响应分析的数值模型,探究了场地类型、地震峰值加速度对整桥随机响应的影响;表明低频强震作用会显著增大桥墩控制截面曲率及墩梁相对位移,导致桥梁严重破坏;探究了桥墩屈服前后刚度比、刚度和强度退化率对结构随机响应的影响规律。（3）基于整桥随机响应分析模型,以墩身曲率均方根峰值最小化为目标,实现了中震和强震作用下桥墩刚度分布的优化,分析刚度分布规律及其对结构抗震性能的影响,探讨了场地特征频率和阻尼比对结构优化效果的影响,阐明了其鲁棒性能。（4）针对端部为活动墩或桥台的高墩刚构桥,采用调谐惯质阻尼器（TID）减震,推导了随机激励下刚构桥和TID减震系统的状态空间方程,以墩身曲率均方根峰值作为性能函数,分别实现了中震和强震作用下TID参数的优化,提高了结构的抗震性能,探究了TID减震效果及场地特征频率和阻尼比对减震效果的影响,阐明了其鲁棒性能。