特高压输电线路杆塔结构是电力输送设备中的重要组成部分，具有高度大、跨距长、柔性大、塔线耦合效应复杂的特点。以往多次地震中均有输电杆塔结构破坏，造成巨大的经济损失和社会影响。输电线路在设计中主要考虑风、冰等荷载的影响，而特高压输电杆塔结构的抗震性能尚不明确。本文以特高压输电杆塔结构的抗震性能为研究对象，通过地震模拟振动台试验、有限元数值仿真、基于性能的地震工程全概率理论分析手段，研究了特高压输电杆塔结构的动力特性、塔线耦合效应、双向地震动、行波效应和场地效应对抗震性能的影响，研究了特高压输电杆塔结构的抗震设防需求，以原型试验与数值仿真研究为基础，研究了特高压输电杆塔结构的损伤指标和损伤等级，采用云图法研究了特高压输电杆塔结构的地震易损性。本文主要工作和成果如下：
　　(1)特高压酒杯型输电塔地震模拟振动台试验研究
　　设计了特高压输电塔、导地线、绝缘子和等代塔振动台试验模型，通过地震模拟试验，研究了单塔模型、单塔挂集中质量模型、三塔两线模型和五塔四线模型的动力特性，小震、中震和大震作用下的地震反应以及塔线耦合效应、双向地震动影响、行波效应。
　　(2)特高压输电杆塔结构数值仿真研究
　　开发了以OpenSees作为求解器的特高压杆塔结构数值仿真软件PowerTower，并使用PowerTower对特高压酒杯型输电塔地震模拟振动台试验进行了数值模拟，建立了特高压酒杯型输电塔有限元模型和五塔四线有限元模型，分别进行了动力特性和地震时程反应分析。分析结果与试验结果吻合性较好，表明所建立的有限元模型可以较好地模拟塔线体系的地震反应性态。
　　(3)特高压输电杆塔结构抗震设防分类研究
　　结合电力设施的抗震设防目标，提出特高压输电杆塔结构的抗震设防目标。提出特高压输电杆塔结构抗震设防分类方法，对特高压酒杯型输电塔进行了振型分解反应谱分析和地震时程响应分析，采用梁杆混合模型，考虑了地震作用效应与风荷载等其它荷载效应的组合，得到特高压酒杯型输电塔在不同场地类型、不同抗震设防烈度下的地震反应，并将地震荷载效应应力比与常规工况荷载效应应力比进行了对比，引入地震设防需求系数，从而确定特高压酒杯型输电塔抗震设防分类。
　　(4)特高压输电塔原型试验仿真与损伤等级划分
　　对特高压原型试验塔ZM2进行了试验仿真，有限元仿真与特高压原型试验塔的内力和位移结果吻合较好，验证了通过有限元仿真方法得到特高压输电杆塔结构损伤指标的可行性。提出特高压输电杆塔结构破坏等级及对应的宏观破坏现象，引入了修正的节间位移角作为特高压输电塔作为损伤指标，通过统计分析划分特高压输电杆塔结构损伤等级。
　　(5)特高压输电杆塔结构地震易损性分析
　　基于美国太平洋地震工程中心提出的新一代基于性能地震工程的全概率方法，提出了特高压输电塔概率地震需求框架，地震动参数IM采用Sa(T1，2%)和PGA，地震需求参数EDP采用修正的节间位移角，不考虑近场地震动，选取40条地震动，将特高压输电塔ZM2作为研究对象，采用云图法进行地震时程分析，建立特高压输电塔地震需求模型，进行易损性分析，得到不同损伤指标时各损伤等级的易损性曲线。进行场地危险性分析，得到不同场地的危险性函数，并进行了特高压输电塔概率地震需求危险性分析，得到不同场地以修正的节间位移角为EDP参数的特高压输电塔概率地震需求危险性曲线。