桥梁作为重要的生命线工程,是保障震后灾区与外界连接的生命通道。传统桥梁结构采用的延性设计方法会产生较大的震后残余位移并且在墩底形成塑性铰区域,修复难度大、耗时长,不利于震后救援工作开展。自复位桥墩作为近年来出现的一类新型抗震桥墩体系具有震后残余变形小、损伤部件易修复的特点,其抗震设计和分析方法受到了广泛关注。本文研究了自复位桥墩的结构组成、受力特征以及力学性能,并提出一种基于可恢复性的自复位桥墩抗震设计方法。通过理论分析和数值模拟研究了各组件设计参数对桥墩抗震性能的影响,同时对自复位桥墩可恢复功能的地震经济损失和经济效益综合评价。本文主要研究工作有:⑴根据各组件受力状态对自复位桥墩的抗剪承载力、抗弯承载力和抗侧刚度进行理论分析,给出了各组件的耗能机制和受力机理。在我国抗震设计规范的“小震不坏,中震可修,大震不倒”设防基础上,提出了适用于自复位结构体系的四水准设计理念,即“小震及中震不坏,大震可修,巨震不倒”,其中,“巨震”即极罕遇地震动,对应设计基准期为50年超越概率0.01%的地震动,据此对自复位桥墩进行设计。⑵建立自复位桥墩的数值模型,使用Pushover分析方法研究了预应力筋和耗能组件刚度以及预应力筋初始张拉力对自复位桥墩性能的影响,结果表明预应力筋初始张拉力增大可以减小结构残余位移,提高自复位能力;预应力筋刚度和耗能组件刚度的增大均有利于结构的抗震性能,从两者组合效应结果得出,预应力筋刚度对结构抗震性能起主导作用,适当增大预应力筋刚度可使自复位桥墩表现出良好的抗震性能。⑶对自复位桥墩和传统延性桥墩有限元模型进行了非线性地震反应分析,对比分析它们抗震性能。结果表明,在地震作用下自复位桥墩能有效减小结构的残余位移,与传统桥墩相比,自复位桥墩的墩顶最大位移较大,并且残余位移很小,表现出良好的自复位摇摆性能和耗能机制。⑷基于结构功能可恢复性概念,研究了不同损伤状态下桥梁结构的功能恢复能力,并给出了可恢复指标评级标准。结合结构在不同水平地震作用下的期望经济损失,评价了高水准理念设计下自复位桥墩的经济效益。