挖井基础以其施工简单、速度快、使用机具少,与桩基础相比不但可以加快施工进度、降低成本而且施工质量易保证等特点在我国铁路桥梁中得到普遍应用。然而,现阶段国内外对桥梁基础抗震性能的研究主要集中在桩基础上,针对挖井基础抗震性能的研究还很少。为此,本文针对我国铁路桥梁挖井基础抗震设计中存在的问题,基于模型试验、理论分析及数值模拟,系统研究了铁路桥梁挖井基础桥墩-地基系统的抗震性能。主要研究工作如下:（1）系统总结了铁路桥梁的震害特点、模型试验、抗震静动力分析模型、抗震分析方法的研究现状,对比了各国抗震规范对基础抗震设计的不同规定。（2）以铁路桥梁挖井基础桥墩为原型,在室内土工模型箱内制作挖井基础桥墩缩尺模型,利用拟静力试验研究了墩顶反复水平荷载作用下挖井基础桥墩的破坏特征、承载能力、骨架曲线、滞回特性、耗能能力及刚度退化等特性。（3）基于拟静力试验,研究了铁路桥梁挖井基础桥墩-地基系统的静力非线性抗震分析模型。结合美国API规范提出了挖井基础-土相互作用的建模方法,并提出了挖井基础周围土体抗力-位移本构关系的确定方法。通过数值分析结果与模型试验结果的对比验证了分析模型的合理性。（4）基于提出的铁路桥梁挖井基础桥墩-地基系统的静力非线性抗震分析模型,系统研究了基础深宽比、基础前后表面土抗力、基底土抗力、基础侧壁摩阻力及墩高等参数对挖井基础桥墩的破坏模式、水平承载力及墩身塑性铰产生机制的影响。（5）研究了地基屈服型和地基-桥墩混合屈服型弹塑性需求谱的折减方法。针对地基屈服型挖井基础桥墩,提出了考虑地基土柔性变形效应、运动学效应及阻尼效应影响的弹塑性需求谱的建立方法。结合国内外最新研究成果提出了挖井基础桥墩的抗震性能评价指标,并提出了铁路桥梁挖井基础桥墩抗震性能评价的能力谱法。通过算例验证了方法的有效性。（6）研究了罕遇地震作用下挖井基础桥墩-地基系统的动力非线性分析模型。提出了能够模拟挖井基础-土界面分离滑移效应的三线性滑移模型并探讨了其适用性。基于具体算例,研究了土体非线性对挖井基础桥墩地震反应的影响。