我国地处环太平洋地震带和亚欧地震带之间,是全球大陆地区中最活跃的地震区之一。桥梁作为道路的重要组成部分,在抗震救灾过程中扮演着生命线的角色。统计显示,中小跨径连续梁桥在我国数量多、分布广,在桥梁体系中占据很大比例。重力式U型桥台是中小跨径梁桥的重要构件,在我国得到广泛使用。传统的设计将桥台当作独立的挡土结构,完全忽略了桥台-背土相互作用。然而,以往多次震害调查表明,桥台-背土相互作用会造成桥台背墙受损、台后背土塌陷和桥台地基失效等震害,由此进一步导致落梁等严重震害。为了揭示U型桥台-背土相互作用对中小跨径梁桥抗震性能的影响,本文的主要研究工作和结论包括:(1)以汶川地震中严重受损的实桥为基准,按照跨数和桥墩形式构建了一系列典型连续梁桥,同时根据重力式U型桥台的构造和受力特点,提出了四种简化分析模型,基于OpenSEES开源平台建立了三维精细化非线性分析模型,以此探讨不同分析模型对典型桥例自振周期、振型和振型参与质量三个方面动力特性的影响。研究表明:以精细模型为基准,滚轴模型只能较准确地模拟桥例第1阶周期与振型,高阶误差很大,而支座模型和弹簧模型均能精确地模拟桥例前几阶周期与振型;跨数和桥墩形式对桥例自振周期和振型参与质量都有一定的影响,但对振型几乎无影响。(2)针对典型桥例,采用非线性时程分析法,从上部结构的地震位移和下部结构的地震内力两个方面,研究了四种桥台-背土相互作用简化分析模型及其参数取值对桥例地震响应的影响规律,并探讨了在跨数、桥墩形式等不同结构设计参数下,桥台-背土相互作用的影响特征和规律。研究表明:以精细模型为基准,只有支座模型的误差极小;简化分析模型初始刚度的变化对桥梁上部结构位移影响很大,尤其当PGA较大时;简化分析模型屈服强度的变化对桥梁地震响应没有任何影响;将桥台参与质量增大5倍时桥梁地震响应最大,不考虑参与质量会大大降低桥梁的地震响应;跨数和桥墩形式对主梁位移影响较小,但增大跨数以及单柱墩变双柱墩可增大支座的位移,同时降低桥墩的内力。(3)根据上述桥例的参数分析结果,选取具有代表性且在参数分析中相对最不利的桥例,采用IDA分析法,分别计算主梁位移IDA曲线、墩柱曲率延性IDA曲线和支座位移IDA曲线,根据不同破坏状态的判断准则,分别评估采用四种不同桥台模型的桥例在不同地震动强度下的破坏状态,并进一步构建各状态的地震易损性曲线,从而对构件和桥梁结构体系进行抗震性能的评估。研究表明:采用滚轴模型和弹簧模型的桥墩和支座均较早进入破坏阶段,最终达到完全破坏状态;采用支座模型的桥梁各构件几乎都处于弹性阶段;采用滚轴模型和弹簧模型的桥梁结构体系抗震性能较差。(4)综合上述结论,同时考虑到分析精度和计算成本,弹簧模型在抗震设计中更值得推荐;初始刚度和桥台参与质量是影响桥台-背土相互作用的关键参数,但屈服强度不是关键参数,原因在于桥台-背土相互作用的屈服强度一般较大,不易发生屈服现象;跨数和桥墩形式会对桥梁动力特性和地震响应产生一定影响,但对四种U型桥台-背土相互作用的分析结果及其规律影响不大。