桥梁抗震设计理论发展的前提在于对其震害机理的深入探究,目前普遍认为桥墩震后残余位移由墩身的弯曲变形、桥墩纵筋在基础中的塑性应变渗透效应和粘结滑移引起,而未将地震作用下桩-土间复杂非线性作用纳入考虑,且桩-土作用对桥墩抗震性能的影响规律也尚不明确,因此,有必要对桩-土-桥墩相互作用进行更深层次的研究,为考虑桩-土作用下桥墩抗震设计理论的发展提供依据。本文主要的工作内容和结论如下:1.对桩-土间相互作用进行了精细化考虑,根据API规范中对桩-土作用的介绍,分别以p-y弹簧、t-z弹簧与q-z弹簧来模拟桩-土间水平、竖向相互作用及桩尖-土相互作用,建立了群桩-土-桥墩相互作用数值分析模型,并通过与试验结果对比验证了模型的准确性。在此基础上,讨论了粘性土体软硬程度对桥墩承载力的影响及群桩基础各桩内力分布情况。结果表明,所建立的群桩-土-桥墩非线性数值分析模型较好地模拟了桩-土间非线性反应,且群桩基础中外侧桩身所受内力普遍大于内侧桩基所受内力。2.为研究桩-土相互作用下桥墩及桩基抗震性能,首先基于Open Sees数值分析平台,建立单桩-土非线性数值分析模型,通过与试验结果对比验证了模型的准确性。在此基础上考虑了不同土体约束下单桩-土-桥墩相互作用,以桥墩位移延性系数、桩基曲率延性系数及桩身塑性区域长度为主要考察指标,采用拟静力手段对桥墩与桩基损伤进行分析,并对桥墩在拟静力荷载作用下的残余位移进行了讨论。结果表明,桩-土相互作用下桥墩与桩基均会进入非线性状态,土体约束作用的增强在一定程度上会提高桥墩的承载能力与位移延性系数,而对应的桩身塑性区域长度逐渐减小,且桥墩震后残余位移角随土体密实度的增加而逐渐减小。3.使用数值分析手段,对桩-土相互作用下桥墩残余位移的产生机理进行分析与讨论。分别建立了单桩-土-桥墩、群桩-土-桥墩相互作用数值分析模型,对模型施加近断层地震记录,并进行增量动力(IDA)分析。着重关注桥墩墩顶最大位移与震后残余位移受桩-土作用的影响,并对桥墩震后残余位移的组成成份进行分析。由分析结果可知,桩-土相互作用会显著增大桥墩墩顶最大位移与震后残余位移,除了桥墩自身弯曲变形、钢筋在基础中的塑性应变渗透效应和粘结滑移等因素外,桩身弯曲反应及桩-土间相互作用也会引起较大的桥墩震后残余位移。