地震具有突发性与毁灭性，一次地震，持续时间往往只有几十秒，却会造成巨大的生命财产损失，这是其它自然灾害无法相比的。历来是严重危害人类的大自然灾害，尤其是最近20年全球发生的许多次大地震，其中，多次破坏性地震都集中在城市，造成了非常惨重的生命财产损失。城市地震的共同特点是：由于桥梁工程遭到严重破坏，切断了震区交通生命线工程，造成救灾工作的巨大困难，使次生灾害加重，对交通线的依赖性越来越强，而一旦地震使交通线遭到破坏，可能导致的生命财产以及间接经济损失也将会越来越大。数次大地震一再显示桥梁工程破坏的严重后果，也再次显示了桥梁工程抗震研究的重要性。
1.桥梁结构抗震设计方法
1.1静力法
早期结构抗震计算采用的是静力理论。静力计算理论假设结构物各个部分与地震动具有相同的振动。此时，结构物只受惯性力的作用（等于地面运动加速度乘以结构物质量）。即忽略地面运动特性与结构的动力特性因素，只是简单地把结构在地震时的动力反应看作是静止的地震惯性力。在地震惯性力的作用下分析结构的内力。1915年，佐野提出震度法，即根据静力法的概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载，于1923年关东大地震后的次年建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震分析方法。从动力学的角度分析，把地震加速度看作是结构破坏的单一因素有极大的局限性，因为它忽略了结构的动力特性这一重要因素。只有当结构物的基本固有周期比地面卓越周期小很多时，结构物在地震振动时才可能几乎不产生变形而被当作刚体，静力法才能成立。由于其理论上的局限性，现在已较少使用，但其概念简单，计算公式简明扼要，在桥台和挡土结构等质量较大的刚性结构的抗震计算中仍常常用到。
1.2弹性反应谱法
反应谱法是当前结构抗震设计中广泛使用的方法。反应谱法是采用“地震荷载”的概念，从地震动出发求结构的最大地震反应，但同时考虑了地面运动和结构的动力特性，比静力法有很大的进步。反应谱是不同固有频率的单质点体系在一定阻尼系数的条件下输入不同地面运动后得到的位移反应、速度反应和加速度反应最大值的平滑处理过的外包络曲线。反应谱法用于抗震计算包括三个基本步骤：第一步是获得地震动反应谱；第二步是将结构振动方程进行振型分解，将物理位移用振型广义坐标表示，而广义坐标的最大值由第一步中所得反应谱求得；第三步是反应量的最大值可通过适当的方法将各振型反应最大值进行线性叠加，得出这项反应的最大值。
反应谱法概念简单，计算方便，可以用较小的计算量获得结构最大反应值。采用反应谱法只需取少数几个低阶振型就可以求得较为满意的结果，计算量少，且反应谱法将动力问题转化成拟静力问题，易为工程师所接受。采用反应谱法不能考虑多点激励，不能进行非线性地震反应分析。
1.3时程分析法
动态时程分析法从选定合适的地震动输入出发，采用多节点多自由度的结构有限元动力计算模型建立地震振动方程，然后采用逐步积分法对方程进行求解，计算地震过程中结构每一瞬时的位移、速度和加速度反应，从而可以分析出结构在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程。这一计算过程相当冗繁，须借助专用计算程序完成。动态时程分析法可以精确地考虑地基和结构的相互作用，地震时程相位差及不同地震时程多分量多点输入，结构的各种复杂非线性因素（包括几何、材料、边界连接条件非线性）以及分块阻尼等问题，
建立结构动力计算图式和相应地震振动方程，使结构的非线性地震反应分析更趋于成熟与完善。
1.4 Push—over法
Push—over分析方法是将地震荷载等效成侧向荷载，通过对结构施加单调递增水平荷载来进行分析的一种非线性静力分析方法，它研究结构在地震作用下进入塑性状态时的非线性性能。采用对结构施加呈一定分布的单调递增水平力的加载方式，用二维或伪三维力学模型代替原结构，按预先确定的水平荷载加载方式将结构“推”至一个给定的目标位移，来分析其进入非线性状态的反应，从而得到结构及构件的变形能力是否满足设计及使用功能的要求。尽管这一方法还有待进一步完善，但它基本可以满足工程要求。对于桥梁结构来说，Push over分析方法通常将相邻伸缩
缝之间的桥梁结构当做空间独立框架考虑，上部结构通常假定为刚性，分析的初始阶段是对单独的排架墩在所考虑的方向上（顺桥向或横桥向）进行独立的倒塌分析，以获得构件在单调递增水平荷载作用下的整个破坏过程和变形特征，从而发现桥梁结构的薄弱环节。
2.桥梁结构抗震设计计算模型
2.1缆索单元
目前计算缆索线形的方法可以分为解析法和有限元法。在有限法计算缆索单元的非线性刚度矩阵有等效弹性模量、等效割线弹性模量法。
2.1.1等效弹性模量
在斜拉桥或悬索桥中，缆索的垂度影响缆索的表观刚度，随着缆索张力的增加，垂度减少，倾斜缆索的轴向表观刚度增加，简便计算方法是Enst等效弹性模量计算方法。
2.1.2等效割线弹性模量
如果缆索拉力在施加一荷载=增量过程中从Ti增加到Tj，那么在荷载增量范围内等效割线弹性模量可表达为：
2.2支座单元
支座是桥梁结构最易受地震作用损害的部位之一。支座及其它连接部件的力学性能和构造特点对桥梁主体结构的地震反应和抗震性能的影响很大。桥梁减震、隔震措施也重点放在支座以及其它连接部位的减震耗能处理上面。正确地设计和描述支座的性能在桥梁抗震、减震和地震反应分析中十分重要。
2.2.1支座系统
一般的桥梁支座由四部分组成。普通板式橡胶支座、滑板橡胶支座、弧形钢板等耗能器、挡板或预应力拉索。
2.2.2支座计算模型
普通板式橡胶支座的恢复力特性可近似按线弹性。滑动支座和弧形钢板条耗能器均理想弹塑性的恢复力模式。对于滑动支座模式的屈服力亦即最大滑动摩擦力，考虑它随相应的正应力的变化。
2.3桩土相互作用模型
2.3.1桩土结构相互作用对地震反应影响
在动力模型中，由于覆盖土层的存在使得结构体系变柔，从而降低了体系的固有频率。桥梁结构桩一土结构相互作用，则是自由场地地震反应加上考虑土壤对桩基约束作用的多点激振下的桥梁结构地震反应。
2.3.2大跨度桥梁桩基计算模型
在大跨度桩基桥梁非线性地震反应分析中，桩基周围土的约束作用可以用等代土弹簧来代替。
用一个单质点体系来代表桥梁上部结构，用一个质量一弹簧体系来代表桩基础和地基，建立桩基桥梁平面和空间杆系有限元力学模型。
3.桥梁结构抗震延性设计
桥梁结构的延性设计的重点应放在避免桥梁墩台破坏和提高其延性性能方面。根据震害事例分析：高柔的桥墩以弯曲型破坏为主，矮粗的桥墩以剪切型破坏为主，刚度介于两者之间的多为混合型破坏。
3.1分析方法
最有效的方法是振型分析。除以应用于弹性响应计算外，也应用于非弹性响应计算。即基于弹性反应谱的近似振型分析方法。用较软和高阻尼的替代结构进行弹性振型分析的设计方法，即通过改变频率和增加阻尼可用弹性反应谱方法弥补非弹性性能。
3.2 评价桥梁结构构件承载力和延性状态
桥梁抗震设计分析结果通常要与结构构件强度或延性能力进行比较。使设计地震作用下的变形要求小于相应在的状态(正常使用极限状态和最终极限状态)。桥梁结构的构件应该设计成剪切能力超过设计弯矩值引起的剪力。
3.3 塑性铰部位的设计选择和延性能力设计
由于桥墩的结构形式和地质条件的不同，在承受较大地震作用时，桥墩上可能出现塑性铰部位往往会不同。根据结构特点和塑性铰出现部位的可视性与可修复性的不同，对允许的水平位移要有一定的限制。塑性铰不希望出现在桥梁的上部结构和基础结构的土层以下部位，而是出现在桥墩上。
对于结构形式和抗震性能较好的桥墩以及产生塑性铰区可视性和可修复性较好的桥墩，设计完全延性。对于结构形式较差和产生塑性铰的可视性与可修复性较差的结构如桥台等，则应按弹性或基本弹性设计。
重视高烈度地震区桥梁工程的抗震设计是必要的，但应在满足抗震设防目标的前提下选择合理的桥跨、桥式结构方案，尽可能将工程投资的费用控制在一个合适的范围内。当前，我国的高速公路、铁路正处在大规模建设之际，应更加重视桥梁抗震设计。
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