跨江和跨海大桥的桥墩一般位于深水中，其在桥梁修建和运营期间会受到多种作用和荷载，一般情况下地震和波流起控制作用。研究表明强震和强波流可能同时发生，但国内外针对地震—波流联合作用下深水桥梁尤其是大尺度桥墩动力响应的研究还比较缺乏。为了保证作为生命线工程重要组成部分的桥梁结构的安全可靠，完善深水桥梁结构设计理论，本文主要针对大尺度桥墩建立了地震—波流联合作用下动力响应分析方法，并开展了地震—波流联合作用下桥墩水下振动台试验。主要研究工作和创新成果如下：
　　（1）建立了三维数值波流水槽模型。采用边界造流、质量源内造波方法实现波流耦合，利用 Flow-3D 软件二次开发功能在水槽两端设置海绵层，实现水槽通流消波。对波浪传播、已有波流相互作用试验以及波流和柱体相互作用试验进行数值模拟，结果表明：所建立的三维数值波流水槽模型可以准确地模拟波浪和水流的相互作用以及波流对结构的联合作用，并可有效地进行消波，避免了二次反射，可用于波浪和水流联合作用下水中结构物波流荷载的研究。
　　（2）建立了圆形、方形和矩形截面大尺度桥墩非线性波流荷载模型。考虑不同桥墩截面形式和尺寸、不同水深、不同波高以及不同水流速度等因素，基于所建立的三维数值波流水槽模型，进行了75个工况大尺度桥墩波浪和水流联合作用的数值模拟，采用公式拟合方法建立了圆形、方形和矩形截面大尺度桥墩非线性波流荷载模型。与已有试验比较结果表明：所建立荷载模型计算结果与试验结果吻合较好，可用于近海结构波流力的计算。
　　（3）分析了波浪作用和地震—波浪耦合作用对桥墩动力响应的影响。建立了地震—波浪耦合作用下大尺度桥墩流固耦合模型，将地震—波浪耦合作用下的桥墩动力响应与地震单独作用下动力响应、地震和波浪单独作用下动力响应的线性叠加相比较，分析了波浪作用和耦合作用对桥墩动力响应的影响。结果表明：波浪作用对桥墩动力响应影响较大，且一般使动力响应幅值增加；耦合作用对沿桥墩高度加速度和动水压力分布、桥墩总动水力影响较大，对其他动力响应影响较小。在桥梁设计中应该考虑地震和波浪的联合作用，当沿桥墩高度加速度和动水压力分布、桥墩总动水力为设计控制因素时，耦合作用不能忽略，反之可以将地震和波浪联合作用简化为二者的线性叠加。
　　（4）建立了地震—波流联合作用下深水桥梁动力响应分析方法。采用所建立的大尺度桥墩非线性波流荷载模型考虑桥墩的波流作用，采用辐射波浪理论考虑地震作用下水—桥墩间相互作用，建立了地震—波流联合作用下深水桥梁动力响应分析方法。分别对波流、地震单独作用下以及地震—波流联合作用下深
　　水桥梁结构的动力响应进行分析，结果表明：波流作用对桥梁上部结构响应影响较小，对下部结构响应影响较大；地震作用对桥梁结构响应的影响大于波流作用；地震—波流联合作用下波流作用对桥梁结构地震响应的影响取决于地震和波流作用的相位差和相对大小。
　　（5）开展了地震—波流联合作用下大尺度桥墩模型水下振动台试验。通过试验深入研究了波流作用对深水桥墩地震响应的影响程度，以及不同工况下沿桥墩高度动水压力分布规律，并验证了本文所提出的地震—波流联合作用下深水桥墩动力响应分析方法的正确性。试验结果表明：动水压力会降低桥墩自振频率，且降低幅度随水位的升高而增加；仅地震作用时，动水压力一般使桥墩动力响应幅值增加；仅波流作用时，水流存在、海况较恶劣或水位较高时，动力响应更大；地震—波流联合作用时，波流作用使桥墩地震响应的增减取决于地震和波流作用的相位差和相对大小，总体上波流作用影响较大，不可忽略；本文提出的地震—波流联合作用下深水桥墩动力响应分析方法可以较好地分析地震—波流联合作用下深水桥墩的动力响应。