矮塔斜拉桥是近几十年兴起的,一种介于斜拉桥和连续梁桥之间的组合体系桥梁。由于其施工方便,外形美观,且具有良好的经济效益,我国在21世纪之后陆续建造了多座矮塔斜拉桥。非平稳地震动建模是研究大跨度桥梁地震动力响应的重要前提,现有桥梁地震响应分析多用时程分析法和反应谱法。但是,上述方法均使用确定性的地震激励,其结果无法体现结构响应的随机特征。因此本文建立了基于小波分析的地震动非平稳模型,并使用具有统计学意义的随机振动法对矮塔斜拉桥地震动响应进行分析。本文的研究工作主要有以下内容:（1）本文对演变功率谱理论、矮塔斜拉桥发展及研究现状进行综述,并阐述了不同的桥梁地震响应分析方法。（2）基于广义谐小波提取了地震动实际能量谱,利用Ding Wang等人提出的频域能量分布函数及能量累积包络函数建立非平稳地震动模型,并将模型与地震能量变化真实情况作比较。对比验证了模型的有效性,给出了该方法存在的局限性。分析了不同参数对模型拟合效果的影响。文章最后研究了不同的小波尺度对功率谱图像的影响。（3）介绍了一种基于卷积求和求解桥梁地震响应功率谱的理论方法。（4）利用有限元软件Midas/Civil,建立一座五塔六跨矮塔斜拉桥模型,并分析了其前20阶自振特性。基于三角脉冲卷积数值求解方案,求解了矮塔斜拉桥关键部位的响应功率谱及方差。结合结构动力特性,分析了响应功率谱时频特性及矮塔斜拉桥的结构响应特性。根据场地参数选取三条地震波,分析了一致场地条件对主引桥相对位移的影响。研究了一致场地和非一致场地条件对桥梁结构地震响应的影响。