高墩桥梁在我国西部高烈度地震区广泛应用。本文结合铁路高墩的特点,采用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的方法,系统地研究了铁路高墩的地震反应特点,剖析了铁路高墩设计中的存在问题,提出了铁路高墩的抗震设计方法,并对现有的设计提出了改进措施。主要研究工作如下：(1)以目前常用的铁路空心高墩为研究对象,通过大比例尺拟静力模型试验得到了空心高墩在水平反复荷载作用下的骨架曲线、滞回曲线、塑性铰区长度及破坏特征。采用数值模拟分析方法得到了骨架曲线与滞回曲线,并与试验结果进行了比较。提出了空心高墩的合理配筋率及配置方式。(2)在拟静力模型试验基础上,建立了弹塑性梁单元分析模型,研究了高墩的弹塑性地震反应。用增量动力分析(IDA)方法研究了空心高墩塑性铰的形成及扩展规律。在高墩地震反应研究的基础上,提出了适用于高墩桥梁的延性抗震设计方法。讨论了高墩的延性类别、塑性耗能机制、延性验算指标及验算方法,通过算例验证了所提方法的适用性。(3)考虑到高墩在抗震救灾及灾后重建中的重要性,提出了“小震靠抗,强震靠隔”的摇摆隔震理念。提出了高墩的墩底摇摆隔震装置,该装置能最大限度地减小地震损伤、震后靠自重可完全复位。用多个只受压不受拉的竖向弹簧模拟高墩的摇摆提离,建立了摇摆隔震的分布Winkler弹簧模型。通过与振动台试验结果的对比,验证了分布Winkler弹簧模型的有效性。通过对分布Winkler基础弹簧模型的推广,提出了能应用于刚性地基上高墩摇摆分析的两弹簧模型。(4)研究了铁路桩基础高墩摇摆隔震设计方法,分析了强震下高墩的摇摆隔震效果。结果表明摇摆隔震高墩没有固定的振动周期,隔震效果稳定。桥墩摆动后墩底弯矩基本保持不变,墩底弯矩与基底转角的滞回关系呈反“Z”字形。(5)为了便于设计人员使用,提出了桩基础高墩摇摆隔震分析的简化转动弹簧模型。通过与Winkler分布弹簧模型的对比,验证了简化转动弹簧模型模拟高墩摇摆隔震的有效性。(6)研究了桩基础提离限位钢筋对摇摆隔震高墩地震反应的影响。结果表明,设置限位钢筋可以减小墩顶水平位移,但会增大墩底弯矩。