我国西部分布有现今最为活跃的陆陆碰撞造山带,地壳变形强烈、地质条件复杂、地震带众多,铁路沿线地震活动断层分布密集。众多西南高烈度地震区的铁路桥梁运营安全正面临着近断层地震动的严重威胁。然而,我国现行铁路桥梁抗震设计规范关于近断层区域的抗震设防问题几近空白,尚无成熟的近断层铁路桥梁减隔震措施与方法。考虑到高烈度地震区铁路广泛采用受力相对简单的简支梁桥,所以,本文以铁路典型简支梁桥为研究对象,对近断层地震作用下铁路简支梁桥地震响应、减震措施与设计方法开展系统研究,主要研究工作与成果如下:(1)收集国内外地震台网距离断层小于90km的1701条地震记录,提出了近断层地震记录基线调整方法,对近断层地震动的速度脉冲特性和竖向地震动进行系统分析,建立近断层地震反应谱特性,编写人工合成近断层地震动的相关程序,并验证了程序的可靠性。(2)建立32m等跨铁路简支梁桥数值分析模型,对比分析远场地震动、近断层地震动对隔震与非隔震铁路桥梁地震响应的影响,发现有脉冲的、长周期成分丰富的近断层地震会对桥梁造成更严重的破坏,使摩擦摆隔震支座产生更大的相对位移;研究了竖向地震动强度对桥梁抗震性能的影响,发现当竖向加速度峰值与水平向加速度峰值的比值大于1.5时,支座可能出现负反力,竖向地震动将导致支座压力发生较大波动,显著降低摩擦摆支座的耗能能力,墩梁位移加大,须采取限位措施;最后对比现有减隔震措施的优缺点,形成近断层铁路桥梁的减隔震策略。(3)提出了用于铁路桥梁的摩擦摆支座与金属阻尼器(新型减震卡榫和防落梁挡块)组合减隔震技术,阐述了金属阻尼器的结构形式和工作原理,推导金属阻尼器关键力学参数的理论计算公式,采用数值分析方法对金属阻尼器的力学性能进行模拟,研发了装置的具体构造,制造加工了金属阻尼装置装置样品,开展了装置拟静力力学性能试验验证。将理论分析、数值模拟与拟静力试验结果进行对比验证,结果表明本文提出的新型金属阻尼器整体性能良好,具有耗能效果好、滞回曲线饱满、低周疲劳性能好等优良性能。(4)开展两跨铁路简支梁桥共计6组振动台试验(包括普通支座桥梁、摩擦摆支座桥梁、摩擦摆支座+金属阻尼器桥梁3类减震方案和8m、25m两种墩高),设计了振动台试验模型制造、施工及加载工况等试验方案,基于振动台试验结果,深入对比分析摩擦摆支座+金属阻尼器桥梁在顺桥向、顺桥向+竖向、横桥向、横桥向+竖向的近断层地震动和远场地震动作用下的抗震性能,结果表明,组合减震体系桥梁显著降低了桥梁的地震响应,具有优良的减震性能。(5)采用Opensees软件建立了缩尺数值模型,将数值模型结果与振动台试验数据作对比分析,验证了有限元模型的合理性,根据缩尺相似关系,建立四跨足尺简支桥梁模型,进一步分析9度区地震下,在实桥上设置摩擦摆支座+金属阻尼器的减震性能,结果表明,该组合减隔震技术不仅能大幅度提高桥梁的减震效率,而且对竖向地震动不敏感,非常适用于近断层地震区桥梁抗震设防。(6)建立足尺四跨简支桥梁Open Sees有限元分析模型,进行非线性动力时程分析,分别研究摩擦摆支座-金属阻尼器组合减震体系各关键设计参数对桥梁抗震性能的影响。结果表明,在9度区设计地震下,减小减震卡榫屈服力或屈服后刚度比、增大摩擦摆支座半径、减小支座摩擦系数有利于提高桥墩的减震效率,但会增加支座位移;减小减震卡榫间隙、增大减震卡榫初始刚度会减少支座位移,但对桥墩影响较小。在9度区罕遇地震下,减小挡块屈服力、屈服后刚度比有利于提高桥墩的减震效率,但会增加支座位移;增大挡块初始刚度、减小挡块间隙会减少支座位移,但对桥墩影响较小。在罕遇地震下,支座限位是关键,可以通过减小挡块间隙和提高挡块屈服力来保证限位效果。最后给出了典型铁路简支梁桥组合减震体系设计参数的建议取值范围。