近几年,我国桥梁震害频发,由于桥墩破坏引起的人员伤亡和经济损失十分严重。因此,空心桥墩的抗震性能研究具有重要的工程意义。为了研究桥墩的极限状态,基于能力谱的结构抗震设计方法,以位移为主要指标,研究地震作用下单墩的极限状态位移响应及不同参数对其的影响。主要研究工作如下:(1)综合比较各国对于结构抗震性能水平的划分方法,提出较为合理的单墩分析下桥墩的性能水平及其性能极限状态;(2)建立较为合理的矩形空心单墩数值模型,针对不同性能需求和分析方法选取适当的材料本构关系模型、截面划分方法及模拟单元,力求分析结果接近实际工程情况;采用位移控制的低周往复加载,对桥墩模型数值分析的滞回曲线、骨架曲线同试验对比,验证模型的合理性;(3)以单向位移递增方式控制矩形空心墩模型非线性推倒过程,记录模型在位移激励下的基底剪力变化,位移数据列经计算得到谱位移Sd,剪力数据列经计算得到谱加速度Sa,以Sd为X轴,Sa为Y轴建立能力曲线;根据规则桥梁墩柱的抗震规范相关公式,对6条地震波的峰值加速度PGA(Peak Ground Acceleration)记录进行加速度周期谱转化,经计算得到位移周期谱,以两谱线为基础建立空心墩模型的需求曲线;(4)确定10个墩柱模型能力谱与每条地震设计需求谱的相交点,此点作为判断墩柱极限状态位移水平的性能点,交点对应的谱位移经能力谱转换公式反推导所得位移值,即是确定桥墩极限水平的目标位移;对比不同因素对桥墩极限位移和承载力水平的影响。研究表明,基于能力谱法的结构抗震性能分析结果偏于安全,空心矩形钢筋混凝土桥墩抗震性能良好,不同特征参数对桥墩极限状态位移、承载力水平影响不同。