鉴于我国现行规范中混凝土空心桥墩抗震设计理论的不足。论文在总结国内外空心墩拟静力试验成果的基础上,以典型公路和铁路桥梁空心墩为原型,开展19个空心墩拟静力试验。对桥墩抗震性能水准量化、延性指标、塑性铰理论模型以及塑性铰区约束箍筋用量等进行深入研究,以期为空心桥墩延性抗震设计提供有力参考。量化了各级抗震性能水准下桥墩的延性指标范围。基于圆端薄壁空心墩破坏过程中墩身裂缝的演化过程,对桥墩5个损伤等级(初始微裂缝、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、接近倒塌)的损伤水平进行描述,并给出各性能水准下桥墩延性指标范围。结合国内外拟静力试验及PEER数据库中弯曲破坏墩柱的数据统计分析,得到实心墩、空心墩在极限状态下具有90%保证率的位移延性比分别为4.5、4.2,位移延性系数则分别为3.3、3.0。修正了Park和Paulay关于桥墩曲率沿墩身分布特性,并提出了空心墩等效塑性铰长度的计算公式。在既有模型适用性分析基础上,基于35个矩形空心墩塑性铰长度试验结果及主要影响因素,给出矩形空心墩等效塑性铰长度回归公式。由试验发现,变截面圆端空心墩曲率沿墩身非线性分布,塑性铰整体上移且范围延长,Park和Paulay假设的曲率沿墩身分布及变形特征不适用于变截面薄壁空心墩,进而提出修正曲率沿墩身分布塑性铰理论。研究表明,等效塑性铰长度主要受几何尺寸、轴压比、混凝土抗压强度、纵筋直径及抗拉强度等影响,而受桥墩计算高度和材料特性参数(f _y d_b f_c’)的影响最为显著;相对等截面矩形空心墩,变截面圆端空心墩塑性区域较长,且为矩形空心墩的1.1倍。建立了不同截面形式混凝土桥墩塑性铰区设计配箍率与位移延性指标的关系式。通过梳理现有塑性铰区箍筋用量公式,分析影响桥墩位移延性的因素,基于总结试验数据回归得到箍筋设计用量公式,并对该式的合理性及有效性进行评估。结果表明:桥墩位移延性系数受剪跨比、配箍率及配筋率影响的程度有一定差别;位移延性系数受力学配箍率的影响最为显著,且随力学配箍率的增大而增大;既有公式计算的试件配箍率普遍小于实际值;与实际值较为接近的ACI 318、AASHTO、Eurocode 8公式相比,论文公式计算结果与实际值吻合程度更好。所提出公式可用于估算不同轴压比、剪跨比及位移延性系数指标下实心和空心桥墩的塑性铰区约束箍筋用量,为桥墩抗震构造设计提供借鉴。最后,通过两个工程实例的位移能力计算探讨论文研究成果的实用性。基于Midas及CSiBridge有限元软件对铁路圆端空心墩桥梁和公路矩形空心墩桥梁进行抗震性能分析,根据空心墩塑性变形能力的研究成果计算工程实例的位移能力,并结合抗震性能水准及延性指标量化标准,对工程实例的延性抗震性能进行评估。