体外预应力节段拼装箱梁桥因能充分展示桥梁建设的工厂化理念,具有简化工序、缩短施工时间、节省材料和性能可靠等优点,因此在桥梁建设领域得到越来越广泛的应用。但国内相关规范目前并没有关于该类桥梁完整的配套理论和方法,抗震方面的研究更是非常欠缺。为了揭示这类桥梁上部结构的地震响应特征和抗震性能,为这类桥梁在高烈度地区的推广应用提供技术参考,本文首先以体外预应力节段箱梁桥为研究对象,通过与传统杆系建模方法的对比分析,提出了能兼顾计算成本和效率,且精度较高的精细化模型,在此基础上对该类桥梁的动力特性进行了研究;其次,采用非线性时程分析方法,并考虑多重非线性因素,研究了典型参数对结构的地震响应变化规律及其抗震性能,并通过实体有限元对分析结果进行了复核;最后,通过研究近场地震的脉冲效应对节段箱梁和支座地震响应的影响,以及节段箱梁和支座等关键构件地震响应的IDA曲线特征,进一步揭示了节段拼装箱梁的地震响应特征及其破坏模式。研究表明:(1)通过对比本文提出的精细化模型和传统的杆系模型发现,两种模型在桥梁结构低阶模态上表现出高度一致性,结构基频几乎相同;与实桥实测基频对比验证表明精细化模型比杆系模型精度更高。(2)体外束有效应力对节段箱梁地震响应的影响较明显。当地震沿横向+竖向激励时,转向块布置对主梁跨中挠度影响不大;不同接缝剪切刚度对节段箱梁的影响总体来说较小。(3)地震作用对节段箱梁接缝处剪力键的工作状态影响很大。在纵向+竖向地震作用下,节段主梁的接缝越靠近跨中,其剪力键抗剪能力储备越高;而在横向+竖向地震作用下,节段主梁跨中接缝处正截面抗剪能力相比恒载作用下明显减小,设计时应充分考虑。(4)节段主梁接缝处的剪力键啮合状态在地震沿纵向+竖向激励下的性能总体上比地震沿横向+竖向激励差。经规范公式验算和实体有限元分析验证表明,节段箱梁在两个水准地震作用下的接缝抗震性能满足要求。(5)地震动特性对节段箱梁接缝处剪力键的工作状态影响很大。箱梁节段接缝在设计地震作用下没有出现开口现象,但在近场地震作用可能会出现开口现象,由此会进一步引起截面上的内力重分布,导致接缝截面混凝土的压溃破坏。(6)近场地震对节段箱梁各位置接缝处的剪力响应有较明显的影响。在某些近场地震的脉冲效应作用下,接缝处的剪力响应比设计地震明显增大,由此可能导致接缝处的剪力键无法承受远高于设计地震的剪力,引起接缝失效。此外,在近场地震的激励下,箱梁近支点附近的顶板上会产生明显的局部拉应力,且在数值上远远超出混凝土的抗拉强度极限,引起箱梁顶板局部开裂。(7)对于箱梁节段接缝和支座的工作状态而言,相比纵向+竖向地震作用激励,在横向+竖向地震作用下,当水平地震动强度达到0.3g,箱梁底板更容易出现拉应力临界状态。此外,支座在横向+竖向地震输入下更容易出现抗拉失效的情况。