桥梁抗震设计的基本原则是确保设计地震作用下桥梁结构的安全。因此,在预期的设计地震作用下,经过延性抗震设计的结构必须具有足够的延性能力,即:必须在概率意义上保证结构具有的延性能力超过设计地震作用下结构的延性需求。所以,在进行延性抗震设计时,就必须分析与比较结构的延性需求与延性能力。虽然延性需求的计算可以通过非线性地震响应分析得到,但该方法不便于研究人员和设计人员进行结构抗震设计。因此,如何简化延性需求的计算在抗震设计中具有重要的工程意义。本文围绕结构的位移延性需求及延性抗震设计方法,进行了以下几方面的研究:(1)简述了延性抗震设计的概念、基本原理及意义、延性需求的计算方法,最后论述了延性需求谱的研究现状和存在的问题。(2)论述了弹塑性分析力学模型、恢复力模型的选取及截面弯矩-曲率关系曲线的建立,并介绍了采用Midas/Civil有限元程序进行非线性分析的方法,最后通过算例分析对该程序的计算结果进行可靠性验证。(3)讨论了地震动记录的选取、分类以及加速度峰值的调整方法;收集大量的地震动记录,并根据场地类别进行分组;对单墩体系进行非线性地震响应分析,计算其延性需求;基于分析结果,建立了延性需求与自振周期的关系曲线,研究了延性需求曲线的基本特征及结构参数、场地类别等因素对延性需求曲线的影响规律。(4)在每组地震作用下,对不同周期的单墩体系进行非线性地震响应分析和弹性反应谱分析,计算其延性需求及线性弯矩比;对分析结果进行统计、回归分析,探讨结构的延性需求与线性弯矩比的关系,并建立二者的函数关系式,即延性需求的简化计算公式。(5)针对目前国内常规铁路桥梁结构,考虑延性抗震设计的实用性、可操作性,同时借鉴国内外桥梁抗震设计规范关于桥墩延性抗震设计的方法,建议了一种适用于铁路桥梁的延性抗震设计方法。