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传统的虚拟激励法成功地解决了结构线性随机地震响应计算效率低的问题，却无法将非线性因素考虑在内。以统计线性化理论为基础，提出了一种可以考虑结构非线性的改进的绝对位移直接求解的虚拟激励法，采用不同的抗震分析方法，对一座单塔双索面预应力混凝土斜拉桥进行位移、速度、加速度功率谱密度以及位移、轴力响应值的计算，并进行对比分析，结果表明所提出改进的虚拟激励法不仅可以考虑结构的非线性，而且精确、高效，可以广泛地应用于桥梁工程的抗震分析中。